Die Strukturauswahl von Verbindungsstangenschrauben für Kraftfahrzeuge, die in Befestigungselementen verwendet werden

Die Pleuelschrauben des Motors bestehen aus legiertem Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt oder legiertem Chrom-Nickel-Molybdän-Stahl mit hoher Streckgrenze und guter Schlagzähigkeit, wie z. B. 35CrMo, 42Mn2V, 40MnB und 30Ni3Cr2Mo.

Der Pleuelbolzen ist wechselnden Belastungen ausgesetzt, daher müssen verschiedene Maßnahmen ergriffen werden, um seine Dauerfestigkeit zu verbessern und eine zusätzliche Belastung des Bolzens zu vermeiden.

Methoden zur Verbesserung der Dauerfestigkeit von Pleuelschrauben sind:

(1) Reduzieren Sie die Steifigkeit der Schraube

Die Möglichkeit, die Steifigkeit des Schraubenbolzens zu verringern, besteht darin, den Durchmesser des polierten Teils des Bolzens zu verringern und die Länge des Bolzens zu erhöhen.

Am Gewindegrund, dem schwachen Glied der Schraube, kommt es zu einer Spannungskonzentration. Aus Sicht der Festigkeit des Schaft- und Gewindeabschnitts kann der Schaftdurchmesser kleiner sein als der Gewindegrunddurchmesser (im Allgemeinen entspricht der Schaftdurchmesser ungefähr dem 0,8-fachen des Gewindedurchmessers). Unter dem Gesichtspunkt der Verringerung der Steifigkeit des Bolzens und der Erhöhung der Ermüdungsfestigkeit des Bolzens ist dies angemessen.

An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass zur Erhöhung der Steifigkeit der Verbindungsteile und damit zur Verbesserung der Dauerfestigkeit der Pleuelschrauben auf weiche Unterlegscheiben zwischen den Verbindungsteilen verzichtet und auf den Einsatz von Federscheiben verzichtet werden sollte.

(2) Verbessern Sie die Lastverteilung des Threads

Theorie und Praxis haben bewiesen, dass in der Schrauben-Mutter-Verbindungsstruktur das Hauptkörpermaterial der Schraube während der Arbeit eine Zugverformung und das Hauptkörpermaterial der Mutter eine Druckverformung erfährt. Dadurch ist die Lastverteilung auf jedem Kreis des Gewindes äußerst unterschiedlich. Gleichmäßig. Die Daten zeigen, dass etwa 65 % des Ermüdungsbruchs am ersten und zweiten runden Gewindegang von der Mutterauflagefläche aus ausmachen.

Um die Lastverteilung des Gewindes zu verbessern, besteht eine der Methoden darin, die ersten paar Windungen des Gewindes in eine 10–15°-Fase zu schneiden. Da sich diese Gewindegänge leicht verformen lassen, wird ein Teil der Last auf die Gewinde jeder nachfolgenden Windung übertragen, sodass die gesamte Last gleichmäßig verteilt wird. Eine weitere Möglichkeit, die Gewindelastverteilung zu verbessern, ist die Verwendung einer Spannmutter. Nach der Verwendung der Spannmutter ist die Verformungsrichtung der Mutter dieselbe wie die der Schraube und die Belastung jedes Gewindekreises ist gleichmäßiger.

(3) Reduzieren Sie die Stresskonzentration

An der Querschnittsänderung kann es leicht zu Spannungskonzentrationen kommen, die zu Ermüdungsbrüchen führen können. Daher sollte beim Abschnittswechsel ein sanfter Fasenübergang gewählt werden. Der Radius der Übergangsrundfase sollte im Allgemeinen nicht kleiner als das 0,2-fache des Durchmessers des Übergangsaußenstabs sein.

(4) Verbessern Sie die Fadenstärke

Bei Feingewinden wird die Schraube weniger geschwächt und die Spannungskonzentration ist besser als bei Grobgewinden. Daher verwenden Pleuelschrauben im Allgemeinen ein Feingewinde.

(5) Verbessern Sie die Oberflächenqualität von Gewinden

Die Rauheit des Bolzenschafts und der Übergangskehle sollte im Allgemeinen unter 0,04 bis 0,08 µm liegen, und das Gewinde sollte ebenfalls poliert sein

0,04 ~ 0,08 um.

Der Gewindegrund sollte gerollt sein, da die Metalloberfläche eine gekühlte Schicht bildet und Druckspannungen erzeugt. Auf diese Weise wird die Maschinenleistung des Materials verbessert, die Zugspannungskonzentration am Gewindegrund gelockert und die Dauerfestigkeit der Schraube verbessert.

(6) Rollgewinde anstelle von Schneidgewinde verwenden

Bei dem mit Stangenmaterial gedrehten Gewinde wird die innere Metallfaser geschnitten und die Festigkeit verringert. Und durch das Walzverfahren werden die Faserkontinuität und die Festigkeit des Metalls erheblich verbessert. In ähnlicher Weise wird beim Schraubenkopf die Stauchmethode angewendet, wodurch die Kontinuität der Metallfasern und die hohe Festigkeit erhalten bleiben.

Das zusätzliche Biegemoment der Schraube wird reduziert, und es werden besondere Anforderungen an die Nichtsenkrechtheit an die Auflagefläche des Schraubenkopfes relativ zur Mittellinie des Gewindes und die Auflagefläche der Pleuelmutter relativ zur Mittellinie des Gewindes gestellt Schraubenloch. Einige Daten zeigen, dass die Ermüdungsgrenze der Schraube um 40 % sinkt, wenn die Nichtsenkrechtheit von null auf 2° zunimmt. Für den speziellen Schraubenkopf, der verhindert, dass sich die Schraube beim Anziehen der Mutter dreht, sollten geeignete Methoden angewendet werden, um das zusätzliche Biegemoment zu reduzieren.

Beim Anziehen der Schraube entsteht durch das Voranzugsdrehmoment eine zusätzliche Torsionsschubbeanspruchung am Gewinde und an der Stange. Ihr Wert kann manchmal 30–80 % der Spannung vor dem Anziehen erreichen und sollte daher so weit wie möglich vermieden werden. Normalerweise kann der Schraubenschlüssel nach dem Anziehen umgedreht werden, um einen kleinen Winkel freizugeben und diese zusätzliche Belastung zu beseitigen.

Nach dem Anziehen der Schrauben kann es bei längerem Einsatz unter wechselnder Belastung zu einer Lockerung kommen, da die Voranzugskraft nachlässt. Aus diesem Grund müssen Maßnahmen ergriffen werden, um ein Lösen zu verhindern. Häufig verwendet werden: Sicherungsscheiben, Splinte, Schlitzmuttern usw. Die Anti-Lockerungsmethode der Kupferbeschichtung ist in diesem Jahr weit verbreitet und besteht darin, eine Kupferschicht mit einer Dicke von 0,008 mm bis 0,012 mm auf den Gewindeteil des Bolzens zu plattieren. Diese Kupferschicht wird nach dem Anziehen der Schraube plastisch verformt, so dass die Gewindeflächen ineinander greifen und den Zweck erfüllen, ein Lösen der Mutter zu verhindern