การป้องกันการคลายตัวของข้อต่อเกลียว

ข้อต่อเกลียวอาจต้องรับภาระแปรผันทุกประเภทในสภาพการทำงาน รวมถึงแรงสั่นสะเทือนและแรงกระแทกที่รุนแรงมาก ภายใต้การกระทำของภาระแปรผัน การชำรุดของข้อต่อเกลียวมักเกิดจากการคลายตัวและการล้าของวัสดุเอง โดยทั่วไปแล้ว อายุการใช้งานของการคลายตัวจากแรงสั่นสะเทือนของข้อต่อเกลียวจะสั้นกว่าอายุการใช้งานจากการล้าของวัสดุและโครงสร้างมาก ก่อนที่จะเกิดความเสียหายจากการล้า การชำรุดของข้อต่อเกลียวเนื่องจากการคลายตัวได้เกิดขึ้นแล้ว หรือความเสียหายจากการล้าก่อนกำหนดของข้อต่อและชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อเนื่องจากการคลายตัวได้เกิดขึ้นแล้ว การชำรุดของข้อต่อเกลียวจะส่งผลกระทบต่อการทำงานปกติของผลิตภัณฑ์และอุปกรณ์ และอาจก่อให้เกิดผลร้ายแรงได้ การป้องกันการคลายตัวของข้อต่อเกลียวจึงเป็นหนึ่งในงานสำคัญในการพัฒนาและออกแบบตัวยึดเกลียว

มีวิธีการป้องกันการคลายตัวพื้นฐานสามประเภทสำหรับข้อต่อเกลียว:

1. ป้องกันการหลวมแบบถอดไม่ได้

นี่เป็นวิธีการป้องกันการคลายตัวที่ใช้การเชื่อม การยึดติด หรือการตอกหมุดเพื่อเปลี่ยนการเชื่อมต่อแบบเกลียวที่ถอดได้ให้เป็นการเชื่อมต่อแบบเกลียวที่ไม่สามารถถอดออกได้ เป็นวิธีการป้องกันการคลายตัวแบบดั้งเดิมที่มีความน่าเชื่อถือสูง ข้อเสียคือ ตัวยึดแบบเกลียวไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ และขั้นตอนการทำงานค่อนข้างยุ่งยาก มักใช้ในโอกาสสำคัญบางอย่างที่ต้องการความน่าเชื่อถือสูงในการป้องกันการคลายตัวโดยไม่ต้องถอดชิ้นส่วน

• การเชื่อม: น็อตจะถูกเชื่อมติดกับสลักเกลียว หรือตัวยึดจะเชื่อมติดกับชิ้นงาน

• การเชื่อมต่อ: ทาวัสดุประสาน เช่น อีพ็อกซี่เรซินหรือกาวไร้อากาศลงบนพื้นผิวเกลียวที่เข้าคู่กัน หลังจากกาวแห้งสนิทแล้ว จะสามารถยึดเกลียวเข้าด้วยกันได้อย่างแน่นหนา เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการล็อคและป้องกันการคลายตัว กาวแต่ละชนิดมักมีคุณสมบัติในการล็อคที่แตกต่างกัน ตัวยึดที่เคลือบด้วยอีพ็อกซี่เรซินมีความแข็งแรงในการยึดเกาะสูงและไม่สามารถถอดออกได้ ตัวยึดที่เคลือบด้วยกาวไร้อากาศสามารถถอดออกได้ แต่กาวที่เหลืออยู่บนพื้นผิวเกลียวหลังการถอดนั้นทำความสะอาดได้ยาก และเกลียวอาจเสียหายได้ ดังนั้นจึงไม่ควรนำตัวยึดเหล่านั้นกลับมาใช้ใหม่

• การเจาะ/การตอกหมุดวิธีการตอกหมุดแบบเจาะนั้นใช้เพื่อทำให้เกิดการเสียรูปเฉพาะจุดของสลักเกลียว (หรือสกรู) และน็อตหลังจากขันแน่นแล้ว เพื่อป้องกันไม่ให้หลวม การเชื่อมต่อแบบนี้มีความน่าเชื่อถือและสามารถใช้ได้กับการเชื่อมต่อใดๆ ที่ไม่จำเป็นต้องถอดประกอบ

2. การป้องกันการคลายตัวของตัวยึดเชิงกล

ตัวยึดเชิงกลใช้สำหรับยึดและตรึงชิ้นส่วนที่มีเกลียวเข้ากับชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อกัน หรือระหว่างชิ้นส่วนที่มีเกลียวเพื่อป้องกันการคลายตัว ข้อดีของวิธีนี้คือการป้องกันการคลายตัวที่เชื่อถือได้ และความน่าเชื่อถือในการป้องกันการคลายตัวโดยทั่วไปขึ้นอยู่กับความแข็งแรงคงที่หรือความแข็งแรงต่อความล้าของตัวยึดเชิงกล (หรือตัวยึดเอง เช่น น็อตแบบมีร่อง) ข้อเสียคือมันเพิ่มน้ำหนักของการเชื่อมต่อที่ยึด ยากต่อการผลิตและติดตั้ง และไม่สามารถติดตั้งได้อย่างยืดหยุ่น ดังนั้นต้นทุนจึงค่อนข้างสูง เนื่องจากมีความน่าเชื่อถือในการป้องกันการคลายตัวสูง จึงยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายในชิ้นส่วนสำคัญบางส่วนของผลิตภัณฑ์เครื่องจักรกลและผลิตภัณฑ์การบินและอวกาศ

• สลักล็อกพร้อม น็อตแบบมีร่อง: สลักล็อก (Cotter pin) จะลอดผ่านร่องในน็อตและรูสลักที่ปลายโบลต์เพื่อล็อกน็อตและโบลต์โดยตรง สามารถใช้ในชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่สำคัญๆ ที่อยู่ในสภาพการเชื่อมต่อแบบหลวมๆ โดยไม่ต้องขันให้แน่น (เช่น ไม่ต้องใช้แรงกดล่วงหน้า) เช่น การเชื่อมต่อข้อต่อที่เคลื่อนที่ได้ของจอยสติ๊กในห้องนักบินของยานอวกาศและยานพาหนะ นอกจากนี้ยังสามารถใช้ในชิ้นส่วนที่สำคัญเป็นพิเศษซึ่งต้องการความน่าเชื่อถือสูงในการป้องกันการคลายตัวภายใต้สภาวะการสั่นสะเทือนรุนแรงในระยะยาว ในกรณีนี้ น็อตและโบลต์จะต้องถูกขันให้แน่นด้วยแรงกดล่วงหน้าที่เหมาะสม มิฉะนั้น ในการเชื่อมต่อแบบหลวมๆ ที่ไม่ได้ขันให้แน่น สลักล็อกหรือน็อตจะเกิดความเสียหายจากความล้า ทำให้ตัวยึดคลายตัวและเสียหาย อุบัติเหตุเช่นนี้มักเกิดขึ้นในการเชื่อมต่อหลายๆ จุดที่ต้องเผชิญกับสภาวะการทำงานที่รุนแรง

• แท็บ วอชเชอร์ใช้แหวนรองเหล็กเดี่ยวหรือคู่เพื่อยึดน็อตและชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อเข้าด้วยกัน หรือยึดน็อตสองตัวเข้าด้วยกัน วิธีนี้มีประสิทธิภาพในการป้องกันการคลายตัว และสามารถใช้สำหรับการเชื่อมต่อป้องกันการคลายตัวในชิ้นส่วนที่มีอุณหภูมิสูง นิยมใช้ในชิ้นส่วนสำคัญของเครื่องยนต์

• ลวดล็อค: ใช้ลวดเหล็กสอดเข้าไปในรูเล็กๆ ของหัวสกรูหรือน็อตเพื่อเชื่อมต่อสกรูหรือน็อตหลายๆ ตัวเข้าด้วยกันและล็อคให้แน่น แม้ว่าการประกอบจะยุ่งยากกว่า แต่ก็ยังคงใช้ในโอกาสสำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในชิ้นส่วนสำคัญของผลิตภัณฑ์ด้านการบินและอวกาศ เพราะมีความน่าเชื่อถือในการป้องกันการคลายตัว สามารถใช้เพื่อป้องกันการคลายตัวของสลักเกลียวหรือสกรูเป็นกลุ่มได้

3. ป้องกันการคลายตัวโดยการเพิ่มแรงเสียดทาน

หลักการป้องกันการคลายตัวนั้นทำได้โดยการเพิ่มแรงเสียดทานระหว่างเกลียวหรือหัวน็อตกับหน้าสัมผัสของน็อต หรือเพิ่มแรงเสียดทานของทั้งสองอย่างพร้อมกัน วิธีการป้องกันการคลายตัวนี้มีความน่าเชื่อถือน้อยกว่าสองวิธีข้างต้น แต่ข้อดีที่สำคัญที่สุดคือ ไม่จำกัดพื้นที่ใช้งาน สามารถประกอบและถอดประกอบซ้ำได้ สามารถประกอบได้อย่างยืดหยุ่น และตัวยึดบางชนิด (เช่น น็อตล็อคแบบวงแหวนไนลอน น็อตล็อคโลหะทั้งหมด) มีความน่าเชื่อถือในการป้องกันการคลายตัวสูงมาก ดังนั้น วิธีการป้องกันการคลายตัวนี้จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการผลิตเครื่องจักรและอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ

• ดับเบิ้ลนัท:วิธีการประกอบน็อตคู่แบบดั้งเดิมคือ การขันน็อตตัวในให้แน่นก่อน จากนั้นขันน็อตตัวนอกให้แน่น แล้วจึงขันน็อตตัวในกลับด้าน เพื่อให้เกลียวระหว่างความสูงของน็อตทั้งสองเกิดการเสียรูปยืดหยุ่นเล็กน้อย ทำให้เกิดแรงเสียดทานเพิ่มเติม ป้องกันการคลายตัว จากการใช้งานจริงพบว่า วิธีการประกอบแบบนี้ไม่น่าเชื่อถือสำหรับการป้องกันการคลายตัวของน็อตคู่ ข้อเสียคือ เมื่อขันน็อตตัวในกลับด้าน ระบบยึดจะรับภาระน้อยลง แรงยึดจะลดลง และความสามารถในการป้องกันการคลายตัวจะลดลง วิธีการประกอบแบบใหม่จะยกเลิกขั้นตอน "การขันน็อตตัวในกลับด้าน" กล่าวคือ ให้ขันน็อตตัวในให้แน่นก่อน จากนั้นจึงขันน็อตตัวนอกให้แน่น และใช้แรงบิดในการขันที่เท่ากันกับน็อตทั้งสอง ทำให้แรงยึดของระบบยึดสามารถคงอยู่ในระดับที่สูงขึ้นได้ การทดสอบทั้งในและต่างประเทศแสดงให้เห็นว่า ความสามารถในการป้องกันการคลายตัวของน็อตคู่ที่ใช้วิธีการประกอบแบบใหม่นี้ดีขึ้นอย่างมาก ในบรรดาวิธีการป้องกันการคลายตัวต่างๆ สำหรับตัวยึดแบบเกลียว วิธีนี้เป็นหนึ่งในวิธีการป้องกันการคลายตัวที่มีอายุการใช้งานทนต่อการสั่นสะเทือนสูงกว่า แม้ว่าการใช้น็อตสองตัวจะทำให้น้ำหนักเพิ่มขึ้น แต่ก็มีโครงสร้างที่เรียบง่าย มีประสิทธิภาพในการป้องกันการคลายตัวที่ดี และสามารถใช้งานได้ที่อุณหภูมิสูง ดังนั้นจึงยังคงใช้ในบางโอกาสที่สำคัญ เช่น การป้องกันการคลายตัวของข้อต่อเกลียวในเครื่องยนต์ เป็นต้น

• น็อตหน้าแปลนแบบฟันเลื่อย และสลักเกลียวพื้นผิวรับแรงใต้หัวน็อตและหัวสกรูมีลักษณะเป็นร่องหรือฟันเลื่อย เมื่อขันน็อตหรือสกรูให้แน่น จะเกิดแรงเสียดทานระหว่างพื้นผิวรับแรงกับชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อ "ฟันเลื่อย" ฝังอยู่ในพื้นผิวของชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อ การล็อคจะแน่นมาก รูปทรงของฟันเลื่อยบนพื้นผิวรับแรงและแรงยึดขณะขันมีผลอย่างมากต่อประสิทธิภาพการล็อค ความสัมพันธ์ระหว่างแรงบิดและแรงดึงที่เสถียรและแรงยึดที่สูงเพียงพอเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับตัวยึดนี้ในการรักษาความสามารถในการล็อค การทดสอบแสดงให้เห็นว่ามีคุณสมบัติป้องกันการคลายตัวที่ดี ไม่สามารถใช้ร่วมกับแหวนรองได้ และไม่สามารถใช้กับข้อต่อเกลียวที่ไม่สามารถทนต่อแรงยึดสูงได้ หรือในกรณีที่พื้นผิวที่เชื่อมต่อไวต่อรอยขีดข่วนและการกัดกร่อน เมื่อใช้วิธีการป้องกันการคลายตัวนี้ ควรให้ความสนใจกับการจับคู่ความแข็งที่เหมาะสม โดยทั่วไปแล้ว ความแข็งของชิ้นส่วนที่ถูกยึดควรต่ำกว่าความแข็งของตัวยึด

• น็อตล็อคโลหะทั้งหมด:ส่วนบนสุดของตัวน็อตจะปิดด้วยปลายที่ไม่เป็นวงกลมหรือปลายแบบมีร่อง (แบบหลังเรียกว่าน็อตแบบมีร่อง) เพื่อทำให้เกลียวเสียรูปบางส่วน หลังจากขันโบลต์เข้าไปในน็อตแล้ว ปลายของน็อตจะขยายออกด้านนอก และความยืดหยุ่นของปลายจะถูกใช้เพื่อบีบอัดเกลียวคู่ในแนวด้านข้าง ทำให้ช่องว่างของเกลียวหายไป เพิ่มแรงเสียดทานของเกลียว และล็อคโบลต์และน็อตเข้าด้วยกันอย่างแน่นหนา มีประสิทธิภาพในการป้องกันการคลายตัวที่ดี และน็อตแบบมีร่องมีประสิทธิภาพในการป้องกันการคลายตัวที่ดีกว่า เมื่อใช้กับโบลต์ที่มีความแม่นยำของเกลียวสูงขึ้น ประสิทธิภาพในการป้องกันการคลายตัวจะดีขึ้น เมื่อใช้กับโบลต์ที่มีความแข็งสูงขึ้นที่สอดคล้องกับความแข็งของน็อต อายุการใช้งานของการประกอบและถอดประกอบซ้ำๆ ของข้อต่อจะดีขึ้นอย่างมาก ในบรรดาน็อตล็อคโลหะทั้งหมด น็อตแบบมีร่องมีอายุการใช้งานซ้ำที่ดีที่สุด สามารถใช้กับชิ้นส่วนเชื่อมต่อยึดใดๆ ก็ได้ ยกเว้นชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ได้

• น็อตล็อคแบบสอดไส้ไนลอน: แหวนไนลอนถูกฝังอยู่ที่ปลายด้านบนของน็อต โดยเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของแหวนไนลอนจะเล็กกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของเกลียวเล็กน้อย เมื่อขันน็อตเข้าไป เกลียวภายในจะถูกบีบออกจากแหวนไนลอน และวัสดุไนลอนที่มีความยืดหยุ่นสูงจะสร้างแรงเสียดทานขนาดใหญ่และมั่นคงกับน็อต ทำให้เกิดการล็อคที่เชื่อถือได้ มีประสิทธิภาพในการป้องกันการคลายตัวที่ดี และสามารถประกอบและถอดประกอบซ้ำได้ เหมาะสำหรับใช้งานในสถานที่ที่มีแรงกระแทกและการสั่นสะเทือนรุนแรง สามารถใช้ได้กับน็อตทุกชนิด ตั้งแต่ความแม่นยำต่ำไปจนถึงความแม่นยำสูง และยังสามารถใช้ได้กับน็อตทุกชนิด ตั้งแต่ความแข็งแรงต่ำไปจนถึงความแข็งแรงสูง อุณหภูมิในการใช้งานถูกจำกัดโดยวัสดุของแหวนไนลอน โดยทั่วไปอยู่ที่ -50 ถึง +100℃

• แหวนสปริง: ใช้แรงตึงของสปริงเพื่อล็อคการเชื่อมต่อแบบเกลียว ข้อดีคือโครงสร้างเรียบง่าย ราคาถูก และใช้งานง่าย นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อป้องกันการคลายตัวในชิ้นส่วนที่ไม่สำคัญของอุปกรณ์ไฟฟ้าเครื่องกลทั่วไป เนื่องจากแหวนสปริงมีประสิทธิภาพในการป้องกันการคลายตัวต่ำ จึงไม่เหมาะสำหรับใช้ในชิ้นส่วนที่ต้องรับแรงกระแทกและการสั่นสะเทือนอย่างรุนแรง และแหวนเหล็กชุบสังกะสีหรือชุบแคดเมียมมักเกิดการแตกหักแบบเปราะเนื่องจากไฮโดรเจนในภายหลัง ทำให้เกิดอันตรายที่ซ่อนเร้นซึ่งยากต่อการตรวจจับและอุบัติเหตุที่ตามมา ดังนั้นจึงไม่นิยมใช้แหวนสปริงในโอกาสสำคัญๆ

• แหวนล็อกฟันเฟืองเมื่อขันน็อตหรือสกรู ฟันของแหวนรองจะแบนลง ทำให้แรงเสียดทานระหว่างเกลียวและพื้นผิวรับแรงเพิ่มขึ้น ส่งผลให้การเชื่อมต่อเกลียวแน่นขึ้น เนื่องจากฟันฝังอยู่ในหัวสกรู (หรือน็อต) และพื้นผิวของชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อ ความเสียหายที่เกิดจากฟันเหล่านี้จะเพิ่มความเสี่ยงต่อการกัดกร่อน และสำหรับตัวยึดหรือชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อซึ่งรับแรงดึงสูง ความเสียหายเหล่านี้อาจทำให้เกิดรอยแตกได้ เมื่อรับแรงยึดมากเกินไป ฟันของแหวนรองอาจแตกหรือหักได้

• มิเชลล์
• วาส：+8619829729659
• อีเมล: fastom@vip.163.com