Натяжение шпилек и гаек и контролируемое затягивание болтов

Поддержание напряжения

Давайте рассмотрим нагрузки, которые воздействуют на колесо и его шпильки. Мы хотим знать, как крепятся колеса и как продлить срок службы этих колес и их шпилек.

Закрепить болтами объект, который никогда не будет двигаться, довольно просто. Вы определяете, какое давление (натяжение) нужно приложить к объекту, прикручиваете его к этому натяжению, и все готово. Объект остается на месте. Однако крепление колес болтами - более сложная задача. Колеса движутся - они запускаются, поворачиваются и останавливаются. Они выдерживают различные нагрузки и движутся с разной скоростью. Когда грузовик едет по дороге, а колесо вращается, нагрузка (напряжение) на каждую шпильку резко меняется. Шипы испытывают различные нагрузки (поворотные, тяговые, нормальные), иногда по отдельности, а иногда вместе. Если одна из этих нагрузок оказывает на шпильку давление, превышающее величину натяжения, затянутого на шпильке, происходит кратковременное растяжение болта. Любое растяжение болта после того, как он был натянут, приведет к его кратковременному расслаблению. А результатом такого расслабления является потеря предварительного натяжения. Большинство проблем со шпильками вызвано уменьшением или потерей предварительной нагрузки.

Контролируемое завинчивание

Правильная установка необходима для сохранения срока службы и полезности колеса. Для этого требуется контролируемое затягивание болтов с использованием превосходного динамометрического инструмента. Мы знаем, что шпилька будет работать так, как задумано, до тех пор, пока действующие на нее силы не превысят приложенное к ней напряжение. Именно в этом случае контролируемое затягивание становится очень важным. Если все шпильки имеют одинаковое натяжение, они могут одинаково реагировать на все циклы работы колеса. Желательное натяжение должно составлять около 70% от мощности шпильки. Вы хотите, чтобы оно было в этом диапазоне, потому что существует встроенный фактор безопасности (Примечание: С нашим пониманием крутящего момента и натяжения мы знаем, что коэффициент трения может изменяться настолько сильно, что мы должны иметь фактор безопасности, иначе мы будем постоянно терять шпильки).

"Правильная установка - залог долговечности и практичности колеса".

Например, предположим, что крутящий момент в 1000 футов/фунтов обеспечит правильное натяжение крепежа. Если все шпильки натянуты одинаково, а внешние силы не превышают этого натяжения, то потери предварительного натяжения не будет. Если есть шпильки, которые не достигают нужного натяжения, то возникнут проблемы. Если внешняя сила превышает натяжение шпилек # 1, 4, 5 и 6, они потеряют предварительный натяг. Когда они потеряют предварительную нагрузку, четыре оставшиеся шпильки должны будут взять слабину на себя. Все работает не так, как было задумано. Использование динамометрического инструмента и понимание натяжения помогут предотвратить эту проблему.

Retorques

К сожалению, теория часто расходится с реальностью. Чтобы теоретизировать, необходимо принять некоторые факторы за постоянные. Но в полевых условиях все может пойти не так. Мы утверждали, что при достижении и поддержании правильного натяжения крепеж будет держаться. Это правда, но поддерживать натяжение не так просто, как кажется. В полевых условиях требуется повторная затяжка, и иногда не один раз. Потеря натяжения приводит к эффекту снежного кома: если одна шпилька теряет натяжение, остальные вокруг принимают на себя давление этой шпильки. Обычно это приводит к тому, что и эти шпильки теряют натяжение. Так продолжается до тех пор, пока колеса не разболтаются, что может привести к дальнейшим повреждениям. На ободах такая потеря натяжения может привести к повреждению желоба и конуса на торце ступицы, а также к сдвигу штока клапана при вращении обода. Ремонт этих проблем может быть дорогостоящим, но его можно избежать с помощью повторной затяжки. Повторная затяжка помогает обеспечить постоянное правильное натяжение и позволяет затянутым соединениям "успокоиться".

Вот пример того, как компания Fording River Coal добивается желаемого натяжения крепежа. Ник Саттон рассказал о том, на что они идут. Мы привели его шаги, чтобы продемонстрировать, насколько важно добиться правильного натяжения. Этот процесс не является обязательным для всех областей применения, но эти шаги показывают, как достичь правильного натяжения и затем поддерживать его.

Новые колеса

1. Затяните колеса в шиномонтажной мастерской, а затем отправляйтесь на место, где будет использоваться грузовик. Эта поездка обычно занимает от 15 до 40 минут.
2. Повторно затяните на месте. 
3. Затем грузовик перевозит два груза.
4. Затяните второй раз. На этом этапе, если натяжение было сохранено, грузовик будет работать в течение двенадцати часов. Если натяжение не сохранилось, повторите, начиная с шага 2. 

Колеса

Этот процесс обычно происходит гораздо быстрее на грузовиках, использующих колесо, а не обод. Как правило, при использовании колеса ни один из этапов не требуется повторять. Если требуется повторная проверка, мистер Саттон приходит к выводу, что проблема возникла при установке или при одной из повторных проверок. Возможно, шпильки были затянуты с избыточным усилием, а затем вышли из строя во время одного из этапов. 

Обода

Мистер Саттон обнаружил, что установка обода обычно требует повторения некоторых действий. Это можно объяснить довольно просто. При установке колеса есть пять компонентов: ступица, шпилька, колесный диск, гайка и шайба. При установке обода имеется семь компонентов: ступица, шпилька, обод, распорная лента, обод, зажим и гайка. С увеличением количества компонентов возрастает вероятность ошибки. Крепеж может обеспечить требуемое натяжение, но если один из этих семи компонентов сместится во время нагрузки, предварительный натяг на этом крепеже будет потерян. Потеря предварительного натяжения одним крепежом приводит к эффекту снежного кома, о котором мы говорили ранее. Вот почему может потребоваться большее количество повторных затяжек, когда вместо колес используются обода.

Описанный процесс может показаться дополнительным усилием, но компания Fording River Coal пришла к выводу, что именно это необходимо для поддержания работоспособности ее грузовиков. Кроме того, это экономит деньги за счет сокращения повреждений и времени простоя.