Folgen einer falschen Vorspannung auf Gewindeverbindungen

Die Vorspannung eines GewindesVerschlussVerbindung bezieht sich auf die axiale Druckkraft, die während der Montage auf das Befestigungselement ausgeübt wird, bevor es irgendeine Arbeitslast trägt. Eine entsprechende Vorspannung ist eine wesentliche Voraussetzung für die Zuverlässigkeit, Dichtheit und Stabilität von Schraubverbindungen. Eine nicht konforme Vorladung führt zu verschiedenen Verbindungsfehlern. Eine unzureichende Vorspannung führt tendenziell zu Verbindungsspalten und relativem Schlupf zwischen verbundenen Komponenten unter Last, was zu einer Lockerung der Befestigungselemente und sogar zu einem abnormalen Betrieb der gesamten Maschine führen kann. Eine zu hohe Vorspannung führt zu künstlichen Schäden an den Teilen. Beispielsweise führt bei O-Ring-Dichtungsstrukturen eine übermäßige Vorspannung zum Zerdrücken des O-Rings und führt zu Dichtungsversagen und Undichtigkeiten.

Eine unsachgemäße Vorspannung von Schraubverbindungen hat hauptsächlich die folgenden drei Arten schwerwiegender Folgen:

1 Statisches Versagen von Verbindungselementen und verbundenen Komponenten

Zu fest angezogene SchraubenBei zu hoher Vorspannung wird die statische Belastungsgrenze der Verbindungselemente und verbundenen Teile überschritten, was zu künstlichen Strukturschäden führt. In milden Fällen kommt es zu einer Beschädigung der Gewindezähne, einem Abreißen des Gewindes und einem Festfressen des Gewindes. In schweren Fällen kommt es zu Bolzenbrüchen, Quetschungen, Verformungen oder Brüchen verbundener Komponenten, was zu einem vollständigen Verlust der Verbindungsleistung führt.

2 Schlupf, Trennung verbundener Teile und Fehler beim Lösen von Befestigungselementen

Bei gewöhnlichen Schraubenverbindungen, die Querlasten ausgesetzt sind, erzeugt die Vorspannung einen normalen Druck auf die Verbindungsfläche und die Reibungskraft an der Kontaktfläche widersteht äußeren Belastungen. Die Größe der Vorspannung bestimmt direkt die Quertragfähigkeit der Verbindung. Eine unzureichende Vorspannung führt zu einer unzureichenden Reibung auf der Verbindungsoberfläche, was zu einem relativen Verrutschen der verbundenen Komponenten, einer Verschiebung der Komponenten, einer Durchbiegung und einer Faltenbildung auf der Oberfläche führt. Unter extremen Arbeitsbedingungen ist die Bolzen kann durch Querscherkraft abgeschert werden.

Bei Schraubenverbindungen, die axiale Belastungen tragen, sorgt die Vorspannung für eine Druckkraft auf der Verbindungsfläche, und die während des Betriebs wirksame Druckkraft ist die Restvorspannung. Eine unzureichende Vorspannung verringert die Druckkraft auf die Verbindungsoberfläche und führt zu einer Lockerung der Verbindung. Unter schwankenden Arbeitsbedingungen kann es zu einer starken Trennung verbundener Teile kommen. Unterdessen verringert eine unzureichende Vorspannung die Vibrationsfestigkeit der Struktur erheblich. Starke Quervibrationen, die während des Gerätebetriebs entstehen, können schließlich zum Lösen der Muttern und zum Versagen der Verbindung führen.

3 Bolzenermüdungsfehler

Eine unsachgemäße Vorspannung ist eine Hauptursache für Bolzenermüdungsversagen. Eine richtig reduzierte Vorspannung kann zwar die durchschnittliche Belastung der Schrauben durch zyklische Belastung senken, erhöht jedoch die Lastschwankungsamplitude erheblich und verstärkt die Wechselspannungsschwankung. Insgesamt wird dadurch die Ermüdungslebensdauer von Schrauben erheblich verkürzt, was bei langfristigen Wechselbelastungen und Vibrationen zu Ermüdungsrissen und -brüchen sowie zu plötzlichen Verbindungsausfällen führt.

Daher muss der Bereich der Schraubenvorspannung und des Anzugsdrehmoments im Montageprozess genau festgelegt werden. In der praktischen Produktion soll der wissenschaftlich sinnvolle Bereich des Anzugsdrehmoments durch umfassende Berücksichtigung des Wichtigkeitsgrads, des Lastzustands, des Bewegungsmodus, der strukturellen Eigenschaften, der Gewindespezifikation und des Festigkeitsgrads, der Materialeigenschaften der verbundenen Teile und des Verbindungszwecks bestimmt werden. Bei den Montagearbeiten müssen die angegebenen Drehmomentnormen strikt eingehalten werden, um ein zu starkes oder zu geringes Anziehen zu vermeiden. Dies verbessert effektiv die Gesamtzuverlässigkeit von Gewindeverbindungen und erhöht die Ermüdungsbeständigkeit und Lebensdauer von Verbindungselementen und Verbindungsstrukturen.