فهم مبادئ تثبيت البراغي

1. فهم البراغي

تعريف الترباس:

البرغي هو قفل تثبيت ميكانيكي حاسم يتكون من مكونين أساسيين: رأس وعمود ملولب (جسم أسطواني مع حواف حلزونية خارجية). تم تصميم هذا المثبت متعدد الاستخدامات لربط مكونين أو أكثر بشكل آمن، وغالبًا ما يكون ذلك بالاقتران مع صامولة.

تصنيف البراغي:

1. شكل الرأس:
   • الرأس السداسي: الأكثر شيوعاً، يوفر قبضة قوية لمفاتيح الربط
   • رأس مستدير: يوفر مظهرًا سلسًا ومنخفضًا
   • رأس مربع: يوفر قدرة عزم دوران عالية، وغالباً ما يستخدم في الآلات الثقيلة
   • الرأس الغاطسة: يسمح بالتركيب بشكل متدفق مع السطح
   • رأس الزر: يتميز بجزء علوي مستدير ومنخفض الشكل من أجل الجمالية والسلامة
   • رأس الحافة: يتضمن غسالة مدمجة لتوزيع الحمولة
2. طول الخيط:
   • خيط كامل: تمتد الخيوط على طول العمود بالكامل، مما يزيد من التعشيق إلى أقصى حد
   • خيوط جزئية: تغطي الخيوط جزءًا من العمود فقط، مما يسمح بشد دقيق وزيادة قوة القص في الجزء غير الملولب
3. الملف الشخصي للموضوع:
   • مثلثة (على شكل حرف V): الأكثر شيوعًا، وتوفر قوة جيدة وسهولة في التصنيع
   • شبه منحرف: توفر قدرة تحميل عالية، وغالباً ما تستخدم في البراغي الرصاصية
   • دعامة: مصممة للأحمال العالية أحادية الاتجاه، وهي شائعة في براغي الرافعة
   • مستدير: يوفر تركيز إجهاد أقل، ويستخدم في التطبيقات عالية الإجهاد
   • خيط الأنبوب: مدبب لإحكام الإغلاق في أنظمة السوائل
4. اتجاه الخيط:
   • اليد اليمنى: التكوين القياسي، الشد في اتجاه عقارب الساعة
   • اليد اليسرى: تطبيقات متخصصة، تشد بعكس اتجاه عقارب الساعة لمنع الارتخاء في بعض التجميعات الدوارة

التصنيفات الإضافية:

• الخامة: فولاذ، ستانلس ستيل، نحاس، تيتانيوم، إلخ.
• الطلاء النهائي: عادي، مطلي بالزنك، مجلفن بالغمس الساخن، مطلي بالكروم، إلخ.
• الدرجة/فئة القوة: تشير إلى قوة الشد وخصائص المواد
• نوع المحرك: مشقوق، فيليبس، مقبس سداسي، توركس سداسي، إلخ.

مواصفات البراغي: (GB/T1237)

تحدد مواصفات لولبة البراغي مواصفات مفتاح الربط المستخدم (GB/T4388)

درجات أداء البراغي (GB/T3098.1-2010)

يتم وضع علامة على درجة أداء البرغي على رأسه، وعادةً ما يتم تمثيلها برقمين X.Y، واللذان يوفران معلومات مهمة حول الخواص الميكانيكية للمسمار.

يشير X * 100 إلى قوة الشد الاسمية لمادة البرغي بوحدة MPa.

X * 100 * (Y/10) تمثل قوة الخضوع للمسمار بوحدة MPa.

ويتضمن المعيار أكثر من 10 درجات أداء، مثل 3.6 و4.6 و4.8 و5.6 و6.8 و6.8 و8.8 و9.8 و10.9 و12.9. تتوافق كل درجة مع خصائص قوة وتطبيقات محددة.

تُصنع البراغي عالية القوة، والتي تعرف بأنها تلك التي تتمتع بدرجات أداء تبلغ 8.8 أو أعلى، من سبائك الصلب منخفض الكربون أو الصلب متوسط الكربون. تخضع هذه البراغي لعمليات معالجة حرارية، بما في ذلك التبريد والتلطيف، لتحقيق خصائص ميكانيكية فائقة.

يتم تصنيف البراغي الشائعة، والتي يشار إليها أيضًا باسم البراغي العادية، إلى نوعين رئيسيين:

1. البراغي المكررة (الدرجتان A وB): عادةً ما تكون درجات الأداء 5.6 أو 8.8، مما يوفر اتساقًا وتشطيبًا محسنًا.
2. براغي خشنة (درجة C): تتمتع عمومًا بدرجات أداء 4.6 أو 4.8، وهي مناسبة للتطبيقات الأقل أهمية.

يعتمد اختيار درجة البرغي على عوامل مثل متطلبات الحمولة والظروف البيئية وعوامل السلامة في التطبيق المحدد.

2. مبادئ توصيل البراغي

وصلات البراغي هي طريقة أساسية لربط المكونات في الهندسة الميكانيكية والتصنيع. يستخدم هذا النوع من التثبيت البراغي والصواميل لتوصيل جزأين أو أكثر من الأجزاء التي تمت محاذاة ثقوبها. تتمثل إحدى المزايا الرئيسية لوصلات البراغي في قدرتها على التفكيك، مما يجعلها مثالية للتطبيقات التي تتطلب صيانة دورية أو استبدال الأجزاء.

يعتمد تصنيف وصلات البراغي في المقام الأول على الملاءمة بين البرغي والفتحة النافذة:

وصلة البرغي الشائعة: يتميز هذا النوع بملاءمة خلوص بين عمود البرغي والفتحة بعد التجميع. وتشمل مزاياه ما يلي:

• هيكل بسيط يسهل عملية التجميع والتفكيك بسهولة
• القدرة على تحمل دورات التجميع والتفكيك المتعددة دون تآكل كبير
• قابلية التطبيق على نطاق واسع في مختلف الصناعات والتطبيقات
• التسامح مع الاختلالات الطفيفة في المحاذاة بين المكونات
• حل فعال من حيث التكلفة للعديد من متطلبات الانضمام

وصلة مسمار التداخل (تفاوت محكم): يُعرف أيضًا باسم وصلة البرغي ذات الفتحة المفصلية، ويتميز هذا النوع بخلوص صفري أو سلبي بين البرغي والفتحة بعد التجميع. تشمل الميزات الرئيسية ما يلي:

• مقاومة فائقة للأحمال الجانبية، مما يجعلها مثالية للتطبيقات ذات قوى القص الكبيرة
• قدرات ممتازة في تحديد المواقع، مما يضمن محاذاة دقيقة للمكونات
• مقاومة اهتزاز معززة مقارنة بوصلات البراغي الشائعة
• زيادة سعة التحميل في الاتجاه الشعاعي
• تقليل مخاطر فك البراغي تحت الأحمال الديناميكية

يعتمد الاختيار بين هذين النوعين على عوامل مثل ظروف التحميل والدقة المطلوبة وتكرار التجميع/التفكيك واعتبارات التكلفة. يجب على المهندسين تقييم هذه العوامل بعناية لاختيار نوع وصلة البرغي الأكثر ملاءمة لتطبيقهم المحدد.

مبدأ عمل توصيل البراغي

تعتمد وصلات البراغي على المبادئ الأساسية للميكانيكا، وخاصة قانون هوك والاحتكاك. تنبع فعالية هذه الوصلات من التفاعل الدقيق بين البرغي والصامولة والمواد الموصولة.

قانون هوك: يشكل هذا المبدأ أساس سلوك البراغي تحت الحمل. وينص على أنه ضمن الحد المرن للمادة، يتناسب الضغط طرديًا مع الإجهاد. في وصلات البراغي يُترجم هذا إلى:

σ = E * ε

أين:
σ = الإجهاد
E = معامل يونج (ثابت خاص بالمادة)
ε = الانفعال (التشوه لكل وحدة طول)

بالنسبة للبراغي، تحكم هذه العلاقة تشوهها المرن تحت حمل الشد، مما يسمح لها بالعمل كعناصر زنبركية في الوصلة. يستطيل البرغي قليلاً عند إحكام ربطه، مما يخلق قوة تشبيك تمسك الأجزاء الموصولة ببعضها البعض.

التحميل المسبق وقوة الشد: عندما يتم شد البرغي بإحكام، فإنه يولد تحميل مسبق (قوة شد أولية) داخل عموده. يخلق هذا التحميل المسبق قوة تشبيك مساوية ومعاكسة بين الأجزاء الموصولة. يعد مقدار هذه القوة أمرًا بالغ الأهمية لسلامة الوصلة وعادةً ما يكون 75-90% من قوة إثبات البرغي لضمان الأداء الأمثل دون تشوه دائم.

الاحتكاك: يلعب نوعان من الاحتكاك دورين حاسمين في وصلات البراغي:

1. احتكاك اللولب: بين خيوط البرغي والصامولة
2. احتكاك سطح المحمل: تحت رأس البرغي ووجه الصامولة

تساعد قوى الاحتكاك هذه في الحفاظ على التحميل المسبق ومنع الارتخاء الذاتي تحت الأحمال الديناميكية.

توزيع الأحمال: في وصلة البرغي المصممة بشكل صحيح، يتم حمل الأحمال الخارجية في المقام الأول عن طريق الاحتكاك بين الأجزاء المشبوكة، وليس عن طريق القص على عمود البرغي. يعزز مبدأ توزيع الأحمال هذا من قوة الوصلة ومقاومة التعب.

التفاعل المرن: يشكل البرغي والأجزاء المشدودة نظامًا مرنًا. تحت أحمال الشد الخارجية، يتمدد البرغي بشكل أكبر بينما تنكمش الأجزاء المشبَّكة قليلاً. ويساعد هذا التفاعل المرن في الحفاظ على سلامة الوصلة في ظل ظروف الحمل المتغيرة.

تحليل القص والشد للوصلات ذات البراغي (I)

وصلة برغي القص: تنقل الطاقة من خلال الضغط المتبادل لقضيب البرغي وجدار الثقب.

وصلة مسمار الشد: يعتمد بشكل أساسي على الشد المسبق للمسمار بعد الشد.

عندما يكون للمكون المتصل صلابة كبيرة وتكون المسامير مرتبة بشكل متماثل، فإن كل مسمار سيتحمل متوسط الشد عند الوصلة.

عندما يكون المكوّن المتصل ذو صلابة صغيرة، تنحني شفة التوصيل وتتشوه، مما يولد قوة رافعة.

تحليل القص والشد للوصلات ذات البراغي (II)

بالإضافة إلى القص والشد، قد تتعرض وصلات البراغي أيضًا إلى: الاهتزاز، ودرجة الحرارة، والإجهاد الجانبي (الرياح، والتدفق، والضغط، وما إلى ذلك)، والتغيرات في الأحمال، والقوى الأخرى.

هناك ثلاث طرق لـ إحكام ربط البرغي:

طريقة الشد بعزم الدوران: المبدأ هو أن هناك علاقة معينة بين حجم عزم الدوران وقوة الشد المسبق المحوري. طريقة الشد هذه بسيطة وبديهية في التشغيل، وتستخدم على نطاق واسع في الوقت الحاضر.

طريقة الشد بالزاوية: تتناسب زاوية الدوران مع مجموع امتداد البرغي ورخاوة المكون المشدود. لذلك، يمكن اعتماد طريقة تدوير البرغي إلى الزاوية المحددة لتحقيق قوة الشد المطلوبة.

طريقة الشد عند نقطة الخضوع: الهدف النظري هو إحكام ربط البرغي بعد نقطة حد الخضوع مباشرة.

3. طرق شد البراغي

طريقة شد عزم الدوران

تطبيق قوة الشد المسبق على أداة التثبيت عن طريق تدوير جزء الصامولة من أداة التثبيت

يتوافق عزم الدوران المطبق مع قاعدة 5-4-1.

التشحيم في نهاية جزء شد البرغي/البرغي فقط.

مبدأ تسلسل إحكام ربط البراغي

يتم الشد بالتتابع من المنتصف، ثم الجانبين، ثم بشكل مائل، وأخيراً في اتجاه عقارب الساعة، على مراحل.

ينقسم الشد عمومًا إلى مرحلتين من الشد: في الخطوة الأولى، يتم الشد بعزم دوران يبلغ حوالي 50%، وفي الخطوة الثانية، يتم الشد بعزم دوران 100%.

يجب أن يبرز طرف البرغي بطول 1-3 أطوال الملعب إلى ما بعد الصامولة.

4. المسائل التي تحتاج إلى عناية في استخدام البراغي

1. قبل إعداد مجموعة البراغي من الضروري القيام بما يلي:

تحقق مما إذا كان البرغي والصامولة نظيفين وخاليين من الصدأ، وخاليين من النتوءات والنتوءات.

افحص مستوى التلامس بين الجزء المتصل والمسمار والصامولة، وتحقق من أنه عمودي على فتحة المسمار.

تحقق أيضاً من إحكام ربط البرغي والصامولة.

2. عند تجميع الصامولة والحلقة المسطحة، يجب تجميع الصامولة والحلقة بحيث يكون الجانب العكسي مواجهاً للجزء المتصل.

جانب الصامولة المميز بالأحرف هو الجانب الأمامي، والجانب الأملس من الغسالة هو الجانب الأمامي.

3. إرشادات تشغيل القوة (للرجوع إليها فقط):

4. يكمن مفتاح منع ارتخاء المسامير في وصلات البراغي في منع الدوران النسبي لسنون البراغي. هناك ثلاث طرق شائعة لـ فك البراغي:

مانع الاحتكاك المضاد للتحلل

• غسالة زنبركية مضاد للتخفيف
• صامولة مزدوجة مانعة للتفكك
• صامولة ذاتية الغلق مانعة للانحلال

مانع الارتخاء الميكانيكي

• مسمار كوتر مانع للتفكك
• غسالة قفل مانعة للتخفيف

مضاد دائم للتحلل

• وضع مضاد للتراخي
• مادة لاصقة مضادة للارتخاء

5. المشاكل الشائعة في إزالة البراغي

عند فك براغي الشفة على الأنابيب والصمامات:

قم بفك نصف المسامير بعيدًا عن الجسم أولاً للسماح لأي زيت أو بخار أو ماء متبقي بالتفريغ من الجانب الآخر لتجنب التعرض للرش أو الحرق.

في حالة البراغي ذات الغراء التي لا يمكن فكها:

معظم الصمغ عبارة عن محلول عضوي ويمكن نقعه في زيت الموز أو الكحول لمدة نصف ساعة، أو تغطيته بقطن مبلل بالكحول على البرغي. كلما طال الوقت، كلما زاد وقت ذوبان الغراء.

في حالة البراغي الصدئة التي لا يمكن فكها:

قم برش WD-40 وانتظر لمدة نصف ساعة. سيتغلغل الرذاذ في البرغي لإذابة الصدأ.

طرق أخرى: الاهتزاز، والتشحيم، والتشحيم، والتحميص, الحفر

في حالة انزلاق البراغي التي لا يمكن فكها:

يمكن أن تتسبب المحاليل المسببة للتآكل مثل الحمض المخفف أو حمض الهيدروكلوريك في تآكل البرغي ببطء.

استخدم الحمض للمعادن والقلويات للبلاستيك.

6. المفاهيم الخاطئة الشائعة في استخدام البراغي

خشن بدلاً من ناعم:

تستخدم بعض الوصلات المهمة، مثل أعمدة الإدارة والحذافات مسامير ملولبة دقيقة.

تتميز البراغي ذات الخيوط الدقيقة بميل وزاوية أصغر، ولها مزايا مثل القوة العالية والأداء الجيد للقفل الذاتي. لديها قدرة قوية على تحمل الصدمات والاهتزازات والأحمال المتبادلة.

إذا تم استخدام البراغي ذات الخيوط الخشنة بدلاً من البراغي ذات الخيوط الدقيقة، فإنها تكون عرضة للانفكاك أو الانفصال والتسبب في وقوع حوادث.

ملاءمة غير صحيحة:

البراغي التي تتحمل الأحمال المستعرضة وقوى القص (مثل مسامير عمود الإدارة ومسامير دولاب الموازنة) لها نوبات انتقالية مع فتحات المسامير. يجب أن تكون المجموعة صلبة وموثوقة وقادرة على تحمل القوى الجانبية.

إذا لم يتم فحصها أثناء التجميع، فقد تظل هناك فجوات كبيرة بين البرغي وثقب البرغي، مما يؤدي إلى ارتخاء البرغي أو وقوع حوادث قطع.

المكسرات السميكة

وجهة نظر غير صحيحة: يمكن للصواميل السميكة أن تزيد من عدد لفات عمل الخيط وتحسن موثوقية الوصلات.

في الواقع، كلما كانت الصامولة أكثر سمكًا، كلما كان توزيع الحمل غير متساوٍ بين كل لفة من اللولب، مما يسهل من حدوث ارتخاء في الوصلة.

صامولة واحدة مع غسالات متعددة:

أحيانًا تكون البراغي المجمعة طويلة جدًا، لذا يضع بعض الأشخاص العديد من غسالات زنبركية على مسمار واحد.

أثناء عملية الشد، فإن غسالات زنبركية تتعرض لقوى غير متساوية، وقد ينكسر بعضها، مما يقلل من قوة الشد المسبق للمسمار.

أو توليد أحمال غير مركزية، مما يقلل من موثوقية وصلة البرغي.

الغسالة كبيرة جداً: (GB/T97.1-2002 الجدول 1، من M5 إلى M36: القطر الداخلي للحلقة أكبر من قطر اللولب بمقدار 0.3 مم إلى 1 مم)

ممارسة غير صحيحة: نظرًا لعدم وجود غسالات مناسبة، يتم استخدام غسالة ذات قطر داخلي أكبر كبديل.

وينتج عن ذلك انخفاض في التلامس بين الجانب السفلي من رأس البرغي والغسالة، مما يؤدي إلى انخفاض قدرة تحمل الضغط أو قوة قفل الغسالة. تحت تأثير الاهتزازات وأحمال الصدمات، يكون البرغي عرضة للارتخاء.

عزم الدوران غير متوافق:

وجهة نظر غير صحيحة: الاعتقاد بأن البراغي يجب أن تكون "مشدودة ولكن غير مفكوكة"، مما يؤدي إلى زيادة متعمدة في عزم الشد.

العواقب: وينتج عن ذلك انزلاق البرغي أو حتى انكساره.

ممارسة غير صحيحة: بالنسبة للبراغي المهمة التي تحتاج إلى شدها بعزم دوران، هناك ميل لاستخدام مفتاح ربط يدوي لتوفير الوقت.

العواقب: تصبح البراغي مفكوكة بسبب عدم كفاية عزم الدوران، مما يؤدي إلى حدوث عطل.

قفل غير ملائم: يجب تأمين البراغي المهمة بأجهزة منع الارتخاء بعد التجميع.

عند استخدام قفل الدبوس المشقوق، فإن الخطأ الشائع هو استخدام دبوس مشقوق رفيع جداً أو نصف دبوس مشقوق.

عند استخدام قفل الغسّالة الزنبركية، فإن الخطأ الشائع هو أن فتحة الغسّالة صغيرة جدًا وتفقد مرونتها.

عند استخدام حلقة القفل، فإن الخطأ الشائع هو قفل الحلقة عند حافة الصامولة.

عند استخدام صواميل مزدوجة، من الأخطاء الشائعة استخدام صامولة رفيعة من الخارج وعدم إحكام ربطها.

التحصين الكاذب:

تحتوي خيوط البراغي أو الصواميل أو الثقوب على بقع صدأ أو قشور, رقائق الحديدوجزيئات الرمل، والنتوءات، وما إلى ذلك.

قبل التجميع، يجب مسحها. أثناء تشديد البرغي، بسبب تأثير الشوائب المانع، تصل قيمة عزم الدوران السطحي إلى المتطلبات، ولكن في الواقع، لا يتم تثبيت أجزاء التوصيل بالفعل.