1. สรุปโดยย่อ
เกลียวภายในที่ใช้โดยคลื่นตามยาวและถูกเลือกให้ใช้งานนั้นถูกกำหนดโดยสลักเกลียวธรรมดาและสลักเกลียวล็อคตัวเองที่ปรับเทียบด้วยกลยุทธ์การขันที่แตกต่างกัน และวิเคราะห์ความแตกต่างระหว่างสลักเกลียวยึดและเส้นโค้งลักษณะการยึดแบบปรับเทียบด้วยสลักเกลียวล็อคตัวเอง ผลลัพธ์: สลักเกลียวและวิธีการปรับเทียบสลักเกลียวจะให้คุณลักษณะการปรับเทียบที่แตกต่างกัน ช่วงเวลาการล็อคของโซ่ทำให้การปรับเทียบตัวเองและการปรับเทียบตัวเองนำไปสู่เป้าหมายที่แตกต่างกัน เนื่องจากเส้นโค้งการเคลื่อนที่ปกติ คุณลักษณะที่แตกต่างกันที่ได้รับจะเคลื่อนไปทางขวา
2. ปรัชญาการทดสอบ
ในปัจจุบัน วิธีการอัลตราโซนิกถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในการทดสอบแรงตามแนวแกนของสลักเกลียวในส่วนของจุดยึดของระบบย่อยของรถยนต์นั้น จะต้องมีการหาเส้นโค้งลักษณะความสัมพันธ์ (เส้นโค้งการสอบเทียบสลักเกลียว) ระหว่างแรงตามแนวแกนของสลักเกลียวและความแตกต่างของเวลาเสียงอัลตราโซนิกล่วงหน้า จากนั้นจึงทำการทดสอบกับระบบย่อยชิ้นส่วนจริง แรงตามแนวแกนของสลักเกลียวในจุดยึดสามารถหาได้โดยการวัดความแตกต่างของเวลาเสียงของสลักเกลียวด้วยอัลตราโซนิกและอ้างอิงจากเส้นโค้งการสอบเทียบ ดังนั้น การได้เส้นโค้งการสอบเทียบที่ถูกต้องจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความแม่นยำของผลการวัดแรงตามแนวแกนของสลักเกลียวในระบบย่อยชิ้นส่วนจริง ปัจจุบัน วิธีการทดสอบอัลตราโซนิกส่วนใหญ่ประกอบด้วยวิธีคลื่นเดี่ยว (เช่น วิธีคลื่นตามยาว) และวิธีคลื่นตามยาวขวาง
ในกระบวนการสอบเทียบสลักเกลียว มีหลายปัจจัยที่ส่งผลต่อผลลัพธ์การสอบเทียบ เช่น ความยาวในการจับยึด อุณหภูมิ ความเร็วของเครื่องขัน เครื่องมือจับยึด เป็นต้น ปัจจุบัน วิธีการสอบเทียบสลักเกลียวที่ใช้กันมากที่สุดคือ วิธีการขันแบบหมุน โดยจะทำการสอบเทียบสลักเกลียวบนแท่นทดสอบสลักเกลียว ซึ่งต้องมีการสร้างเครื่องมือจับยึดสำหรับเซ็นเซอร์แรงตามแนวแกน ได้แก่ แผ่นกดและเครื่องมือจับยึดรูเกลียวภายใน หน้าที่ของเครื่องมือจับยึดรูเกลียวภายในคือ การใช้แทนน็อตทั่วไป การออกแบบป้องกันการคลายตัวมักใช้ในจุดเชื่อมต่อที่มีปัจจัยด้านความปลอดภัยสูงของตัวถังรถยนต์ เพื่อให้มั่นใจในความน่าเชื่อถือของการยึด หนึ่งในมาตรการป้องกันการคลายตัวที่ใช้ในปัจจุบันคือ น็อตล็อคตัวเอง หรือ น็อตล็อคแรงบิดที่มีประสิทธิภาพ
ผู้เขียนใช้วิธีคลื่นตามยาวและใช้อุปกรณ์จับยึดเกลียวภายในที่สร้างขึ้นเองเพื่อเลือกน็อตธรรมดาและน็อตล็อคตัวเองเพื่อสอบเทียบโบลต์ โดยศึกษาความแตกต่างระหว่างน็อตธรรมดาและน็อตล็อคตัวเองในการสอบเทียบเส้นโค้งของโบลต์ผ่านกลยุทธ์การขันและวิธีการสอบเทียบที่แตกต่างกัน การทดสอบแรงตามแนวแกนของตัวยึดในระบบย่อยของยานยนต์ได้ให้คำแนะนำบางประการ
การทดสอบแรงตามแนวแกนของสลักเกลียวด้วยเทคโนโลยีอัลตราโซนิกเป็นวิธีการทดสอบทางอ้อม ตามหลักการของโซโนอิลาสติซิตี้ ความเร็วในการแพร่กระจายของเสียงในของแข็งมีความสัมพันธ์กับความเค้น ดังนั้นคลื่นอัลตราโซนิกจึงสามารถใช้ในการวัดแรงตามแนวแกนของสลักเกลียวได้ [5-8] สลักเกลียวจะยืดตัวออกในระหว่างกระบวนการขัน และในขณะเดียวกันก็สร้างความเค้นดึงตามแนวแกนขึ้น คลื่นอัลตราโซนิกจะถูกส่งจากหัวสลักเกลียวไปยังปลาย เนื่องจากความหนาแน่นของตัวกลางเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหัน คลื่นจะสะท้อนกลับมาตามเส้นทางเดิม และพื้นผิวของสลักเกลียวจะได้รับสัญญาณผ่านเซรามิกเพียโซอิเล็กทริกในช่วงเวลาต่างกัน Δt แผนภาพแสดงการทดสอบอัลตราโซนิกแสดงในรูปที่ 1 ความแตกต่างของเวลาเป็นสัดส่วนกับการยืดตัว
การทดสอบแรงตามแนวแกนของสลักเกลียวด้วยเทคโนโลยีอัลตราโซนิกเป็นวิธีการทดสอบทางอ้อม ตามหลักการของโซโนอิลาสติก ความเร็วในการแพร่กระจายของเสียงในของแข็งมีความสัมพันธ์กับความเค้น ดังนั้นจึงสามารถใช้คลื่นอัลตราโซนิกในการหาค่าได้แรงตามแนวแกนของสลักเกลียวในระหว่างกระบวนการขันน็อต น็อตจะยืดตัวออก และในขณะเดียวกันก็จะเกิดแรงดึงตามแนวแกน คลื่นอัลตราโซนิกจะถูกส่งจากหัวน็อตไปยังปลายน็อต เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นของตัวกลางอย่างฉับพลัน คลื่นจะสะท้อนกลับมาตามเส้นทางเดิม และพื้นผิวของน็อตจะรับสัญญาณผ่านเซรามิกเพียโซอิเล็กทริก ความแตกต่างของเวลา Δt แผนภาพแสดงการทดสอบอัลตราโซนิกแสดงในรูปที่ 1 ความแตกต่างของเวลาเป็นสัดส่วนกับการยืดตัว
M12 มม. × 1.75 มม. × 100 มม. และข้อกำหนดของสลักเกลียว ใช้สลักเกลียวธรรมดาเพื่อยึดสลักเกลียวดังกล่าว 5 ตัว ก่อนอื่นให้ใช้การทดสอบการยึดตัวเองด้วยสารบัดกรีปรับเทียบรูปแบบต่างๆ โดยการใช้แผ่นเกลียวเทียมเพื่อยึดหน้าแปลนสลักเกลียวและกด เมื่อสแกนคลื่นเริ่มต้น (นั่นคือ บันทึก L0 เดิม) จากนั้นขันให้แน่นที่ 100 N·m + 30° ด้วยเครื่องมือหนึ่ง (เรียกว่าวิธีประเภทที่ 1) และอีกวิธีหนึ่งคือการสแกนคลื่นเริ่มต้นและขันให้แน่นตามขนาดเป้าหมายด้วยปืนขัน (เรียกว่าวิธีประเภทที่ 1) สำหรับวิธีประเภทที่ 2 จะมีประเภทที่แน่นอนในกระบวนการนี้ (ดังแสดงในรูปที่ 4) 5 คือสลักเกลียวธรรมดาและวิธีการล็อคตัวเอง เส้นโค้งหลังจากปรับเทียบตามวิธีประเภทที่ 1 รูปที่ 6 คือประเภทล็อคตัวเอง รูปที่ 6 คือคลาสล็อคตัวเอง เส้นโค้งคลาสที่ 1 และคลาสที่ 2 วิธีการใช้งานคือ ใช้เส้นโค้งที่กำหนดเองของคลาสจุดยึดทั่วไป โดยให้เหมือนกันทุกประการ (ทั้งหมดผ่านจุดกำเนิดด้วยอัตราส่วนส่วนและจำนวนจุดที่เท่ากัน); ล็อกประเภทดัชนีของประเภทจุดยึด (ประเภท I และเครื่องหมายจุดยึด ความชันของช่วงที่แตกต่างกัน และจำนวนจุด); และหาความคล้ายคลึงกัน)
การทดลองที่ 3 คือการตั้งค่าพิกัด Y3 ของการตั้งค่ากราฟในซอฟต์แวร์เครื่องมือเก็บข้อมูลเป็นพิกัดอุณหภูมิ (โดยใช้เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิภายนอก) ตั้งระยะการคลายตัวของสลักเกลียวไว้ที่ 60 มม. สำหรับการสอบเทียบ และบันทึกแรงบิด/แรงตามแนวแกน/อุณหภูมิ และเส้นโค้งของมุม ดังแสดงในรูปที่ 8 จะเห็นได้ว่าเมื่อขันสลักเกลียวอย่างต่อเนื่อง อุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง และการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิสามารถพิจารณาได้ว่าเป็นแบบเชิงเส้น ตัวอย่างสลักเกลียวสี่ตัวถูกเลือกสำหรับการสอบเทียบโดยใช้ตัวล็อคตัวเอง รูปที่ 9 แสดงเส้นโค้งการสอบเทียบของสลักเกลียวทั้งสี่ตัว จะเห็นได้ว่าเส้นโค้งทั้งสี่เลื่อนไปทางขวา แต่ระดับการเลื่อนแตกต่างกัน ตารางที่ 2 บันทึกระยะทางที่เส้นโค้งการสอบเทียบเลื่อนไปทางขวาและการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิในระหว่างกระบวนการขัน จะเห็นได้ว่าระดับการเลื่อนไปทางขวาของเส้นโค้งการสอบเทียบโดยพื้นฐานแล้วเป็นสัดส่วนกับการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ
3. บทสรุปและการอภิปราย
ในระหว่างการขันน็อต น็อตจะอยู่ภายใต้แรงดึงตามแนวแกนและแรงบิดร่วมกัน และแรงลัพธ์ของทั้งสองจะทำให้น็อตเสียรูปในที่สุด ในการปรับเทียบน็อตนั้น เฉพาะแรงดึงตามแนวแกนของน็อตเท่านั้นที่จะสะท้อนบนกราฟการปรับเทียบ เพื่อให้ได้แรงยึดของระบบย่อยการยึด จากผลการทดสอบในรูปที่ 5 จะเห็นได้ว่า แม้จะเป็นน็อตล็อคตัวเอง แต่หากบันทึกความยาวเริ่มต้นหลังจากหมุนน็อตด้วยมือจนถึงจุดที่เกือบจะพอดีกับพื้นผิวรับแรงของแผ่นกด ผลลัพธ์ของกราฟการปรับเทียบจะตรงกับของน็อตธรรมดาอย่างสมบูรณ์ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าในสภาวะนี้ อิทธิพลของแรงบิดล็อคตัวเองของน็อตล็อคตัวเองนั้นมีน้อยมาก
หากขันน็อตเข้ากับน็อตล็อคตัวเองโดยตรงด้วยปืนลมไฟฟ้า เส้นกราฟจะเลื่อนไปทางขวาโดยรวม ดังแสดงในรูปที่ 6 ซึ่งแสดงให้เห็นว่าแรงบิดล็อคตัวเองส่งผลต่อความแตกต่างของเวลาเสียงในเส้นกราฟการสอบเทียบ สังเกตส่วนเริ่มต้นของเส้นกราฟที่เลื่อนไปทางขวา แสดงว่าแรงตามแนวแกนยังไม่เกิดขึ้นภายใต้เงื่อนไขที่น็อตมีการยืดตัวในระดับหนึ่ง หรือแรงตามแนวแกนมีขนาดเล็กมาก ซึ่งเทียบเท่ากับว่าน็อตยังไม่ได้ถูกกดกับเซ็นเซอร์แรงตามแนวแกน การยืดตัวของน็อตในขณะนี้เห็นได้ชัดว่าเป็นการยืดตัวที่ผิดพลาด ไม่ใช่การยืดตัวจริง สาเหตุของการยืดตัวที่ผิดพลาดคือความร้อนที่เกิดจากแรงบิดล็อคตัวเองในระหว่างกระบวนการขันด้วยลมส่งผลต่อการแพร่กระจายของคลื่นอัลตราโซนิก ซึ่งสะท้อนให้เห็นบนเส้นกราฟ แสดงให้เห็นว่าน็อตได้ยืดตัวแล้ว ซึ่งบ่งชี้ว่าอุณหภูมิมีผลต่อคลื่นอัลตราโซนิก สำหรับรูปที่ 6 นั้น น็อตล็อคตัวเองก็ถูกนำมาใช้ในการสอบเทียบเช่นกัน แต่เหตุผลที่เส้นโค้งการสอบเทียบไม่เลื่อนไปทางขวาคือ แม้ว่าจะมีแรงเสียดทานเกิดขึ้นเมื่อขันน็อตล็อคตัวเองเข้าไป ทำให้เกิดความร้อน แต่ความร้อนนั้นได้ถูกรวมอยู่ในค่าความยาวเริ่มต้นของสลักเกลียวแล้ว และเวลาในการสอบเทียบสลักเกลียวนั้นสั้นมาก (โดยปกติไม่เกิน 5 วินาที) ดังนั้นผลกระทบของอุณหภูมิจึงไม่ปรากฏบนเส้นโค้งลักษณะเฉพาะของการสอบเทียบ
จากการวิเคราะห์ข้างต้น จะเห็นได้ว่าแรงเสียดทานของเกลียวในการขันน็อตด้วยลมทำให้ความร้อนของน็อตสูงขึ้น ซึ่งจะลดความเร็วของคลื่นอัลตราโซนิกลง ส่งผลให้เส้นโค้งการสอบเทียบเลื่อนไปทางขวา แรงบิดและความร้อนที่เกิดจากแรงเสียดทานของเกลียวมีความสัมพันธ์กัน ดังแสดงในรูปที่ 10 ในตารางที่ 2 ได้คำนวณขนาดของการเลื่อนไปทางขวาของเส้นโค้งการสอบเทียบและการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิของน็อตตลอดกระบวนการขัน จะเห็นได้ว่าขนาดของการเลื่อนไปทางขวาของเส้นโค้งการสอบเทียบมีความสอดคล้องกับระดับการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ และมีความสัมพันธ์เชิงเส้นตรง อัตราส่วนอยู่ที่ประมาณ 10.1 สมมติว่าอุณหภูมิเพิ่มขึ้น 10°C ความแตกต่างของเวลาอะคูสติกจะเพิ่มขึ้น 101ns ซึ่งสอดคล้องกับแรงตามแนวแกน 24.4kN บนเส้นโค้งการสอบเทียบของน็อต M12 จากมุมมองทางกายภาพ อธิบายได้ว่า การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิจะทำให้คุณสมบัติการสั่นพ้องของวัสดุสลักเกลียวเปลี่ยนแปลงไป ส่งผลให้ความเร็วของคลื่นอัลตราโซนิกที่ผ่านตัวกลางของสลักเกลียวเปลี่ยนแปลงไป และส่งผลต่อเวลาในการแพร่กระจายของคลื่นอัลตราโซนิกในที่สุด
4. ข้อเสนอแนะ
เมื่อใช้หัวน็อตธรรมดาและน็อตล็อคตัวเองในการปรับเทียบเส้นโค้งลักษณะเฉพาะของสลักเกลียว จะได้เส้นโค้งลักษณะเฉพาะของการปรับเทียบที่แตกต่างกันไปตามวิธีการที่ใช้ แรงบิดในการขันน็อตล็อคตัวเองจะเพิ่มอุณหภูมิของสลักเกลียว ซึ่งจะเพิ่มความแตกต่างของเวลาอัลตราโซนิก และเส้นโค้งลักษณะเฉพาะของการปรับเทียบที่ได้จะเลื่อนไปทางขวาในแนวขนาน
ในระหว่างการทดสอบในห้องปฏิบัติการ ควรขจัดอิทธิพลของอุณหภูมิที่มีต่อคลื่นอัลตราโซนิกให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ หรือควรใช้วิธีการสอบเทียบแบบเดียวกันในทั้งสองขั้นตอน คือ การสอบเทียบสลักเกลียวและการทดสอบแรงตามแนวแกน
วันที่โพสต์: 19 ตุลาคม 2565



