Un tornillo flojo puede paralizar toda la planta de producción y costar a la empresa miles o incluso decenas de miles de yuanes. Además, los pernos flojos también pueden causar riesgos de seguridad en la fábrica. Entonces, ¿cuáles son las principales causas de que los tornillos se aflojen? A grandes rasgos, existen causas como el aflojamiento espontáneo, el aflojamiento automático y el aflojamiento por fatiga.
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5 razones por las que los pernos están flojos
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Bajo apriete
Los pernos mal apretados o mal apretados tienen inherentemente una fuerza de preapriete insuficiente. Si se aflojan nuevamente, la junta no tendrá suficiente fuerza de sujeción para mantener juntas las distintas piezas. Esto puede provocar un deslizamiento lateral entre las dos piezas y el perno quedará sujeto a un esfuerzo cortante innecesario, que en última instancia puede provocar que el perno se rompa.
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vibración
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Las pruebas de conexiones atornilladas bajo vibración han demostrado que muchos pequeños movimientos "laterales" hacen que las dos partes de la conexión se muevan entre sí, así como con respecto a la cabeza del perno o la tuerca y la parte que se está conectando.
Estos movimientos repetidos contrarrestan la fricción entre el perno y las piezas que se conectan. Con el tiempo, la vibración hará que el perno "gire suelto" sobre sus roscas y la junta perderá su fuerza de sujeción.
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Empotrar
Los ingenieros que diseñan y desarrollan tensiones para pernos permiten un período de rodaje, una cierta pérdida de precarga, durante el cual los pernos pueden aflojarse.
Este aflojamiento es causado por el empotramiento entre la cabeza del perno y/o la tuerca, las roscas y las superficies de contacto de las piezas conectadas, y puede ocurrir en materiales blandos (como compuestos) así como en metales duros pulidos.
Si la unión está diseñada incorrectamente, o si los pernos no se tensan inicialmente a la tensión especificada, el empotramiento de la unión puede resultar en una pérdida de fuerza de sujeción que no alcanza la fuerza de sujeción mínima requerida.
Hay irregularidades microscópicas entre las superficies de las articulaciones. Bajo la acción de la fuerza de preapriete del perno después de apretarlo, las protuberancias se aplastarán y se deformarán plásticamente permanentemente. Como resultado, la longitud de sujeción del perno se reducirá, lo que en última instancia conducirá a una disminución en la fuerza de preapriete del perno.
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Deslizamiento de juntas y expansión térmica
Muchas uniones atornilladas incluyen una junta delgada y suave entre la cabeza del perno y la superficie de la junta para sellar la junta y evitar fugas de gas o líquido. La propia arandela también actúa como un resorte, rebotando bajo la presión del perno y la superficie de contacto.
Con el tiempo, especialmente cuando se encuentra cerca de altas temperaturas o productos químicos corrosivos, una junta puede "desplazarse", lo que significa que pierde elasticidad, lo que resulta en una pérdida de fuerza de sujeción.
Si los pernos y las juntas están hechos de diferentes materiales, las diferencias excesivas de temperatura debido a cambios rápidos en el medio ambiente o procesos cíclicos industriales harán que el material del perno se expanda o contraiga rápidamente, lo que posiblemente provocará que los pernos se aflojen.
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impacto
Impacto: la carga de impacto mayor excede la fuerza de fricción cuando el perno está preapretado, lo que provoca deslizamiento.
Las cargas dinámicas o alternas de maquinaria, generadores, turbinas eólicas, etc. pueden provocar un choque mecánico (una fuerza de impacto ejercida sobre un perno o una junta) que hace que los pernos se deslicen entre sí.
Al igual que la vibración, este deslizamiento puede provocar que los pernos se aflojen, e incluso los impactos a menudo no se consideran al diseñar uniones para cargas tan grandes.
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¿Qué es la precarga?
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Un término con múltiples significados en ingeniería. Uno es la tensión (carga) creada por el sujetador cuando se aprieta inicialmente. A medida que el perno se estira, los componentes entre el perno y la tuerca se comprimen, aumentando lo que se llama carga de sujeción hasta el final del proceso de apriete.
Peligros de tornillos flojos
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Fuga en brida
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El rotor del ventilador se separó de la sala de máquinas y se cayó.
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El perno de conexión de vibración del motor de barco se cayó
Los pernos de conexión por vibración del motor del barco se cayeron y causaron más daños al equipo mientras el barco se balanceaba.
En una conexión atornillada, apretar la tuerca en realidad hace que el perno se alargue, como tirar de un resorte. Esta fuerza de tracción, o tensión, crea una fuerza de sujeción opuesta que mantiene unidas firmemente las dos partes de la pieza conectada. Si el perno está flojo, la fuerza de sujeción se debilitará.
Los tornillos flojos son más que un simple dolor de cabeza. Si las juntas no se vuelven a apretar rápidamente, es posible que comiencen a filtrarse líquidos o gases, que los pernos se rompan, que el equipo se dañe o que se produzca un accidente catastrófico.
Resumir
"La mejor manera de evitar que se afloje es asegurarse de que la fuerza de preapriete sea suficiente y no cause problemas como deslizamiento o apertura de la junta".
Del análisis anterior, se puede ver que hay tres razones para el aflojamiento debido a una fuerza de preapriete insuficiente o reducida. Por lo tanto, se requiere un control especial de la fuerza de preapriete de los pernos para controlar el riesgo de aflojamiento.
Siempre que la fuerza de preapriete sea suficiente para cumplir con los requisitos y siempre que la longitud de sujeción no sea demasiado corta (como lk mayor o igual a 3d), los pernos generalmente no se aflojarán automáticamente incluso si hay un cierta carga de vibración.
La combinación de un buen diseño de pernos, un desarrollo adecuado de la fuerza de sujeción y dispositivos de bloqueo de pernos apropiados puede asegurar de manera confiable las uniones atornilladas contra muchos de los desafíos de aflojamiento que se presentan aquí.
Una buena conexión atornillada se diseñará con pernos y tuercas del tamaño y tipo adecuados, y se especificará con una tensión óptima para lograr la fuerza de sujeción necesaria para mantener la integridad de la conexión.
La fuerza de sujeción adecuada en la aplicación requiere que la tensión (precarga) en cada perno alcance el nivel correcto y permanezca en ese nivel durante toda su vida útil.
Por lo tanto, es fundamental mantener la tensión adecuada en los pernos. Se pueden utilizar ondas ultrasónicas para medir la fuerza axial de los pernos durante el diseño para garantizar que la fuerza de preapriete de los pernos cumpla con los requisitos de diseño.
