Почему винты затягивают по часовой стрелке: Раскрытие тайны

Английский термин "винт" - это слово, значение которого претерпело значительные изменения за последние несколько столетий.

Не ограничиваясь названием, скромный винт, начиная с его изобретения и заканчивая стандартизацией затягивания по часовой стрелке и откручивания против часовой стрелки, насчитывает тысячи лет.

Вы когда-нибудь задумывались над тем, почему винты затягивают именно по часовой стрелке?

Именно друг Платона изобрел винт.

Шесть простейших механических инструментов: винт, наклонная плоскость, рычаг, шкив, клин, колесо и ось.

Среди этих шести простых машин винт, по сути, представляет собой ось с намотанной на нее спиралью. По сей день винты имеют стандартные размеры. Типичный способ использования винта - затягивать его, поворачивая по часовой стрелке (для ослабления - наоборот).

Преобладание затягивания по часовой стрелке в основном определяется правосторонним движением.

Изначально винты изготавливались вручную, что приводило к непостоянству мелких деталей, часто зависящих от предпочтений мастера.

К середине XVI века французский придворный инженер Жак Бессон изобрел токарный станок, способный нарезать винтовую резьбу, и на распространение этой технологии ушло 100 лет. В 1797 году англичанин Генри Модсли изобрел современный токарный станок, значительно повысивший точность нарезания резьбы.

Тем не менее, размеры и тонкость винтов не были стандартизированы до 1841 года. Ученик Модсли, Джозеф Уитворт, представил документ в Общество муниципальных инженеров, выступая за стандартизацию моделей винтов.

Он предложил два пункта:

1. Угол шага резьбы должен быть стандартным и составлять 55°.
2. Независимо от диаметра винта следует принять стандартное количество витков резьбы на дюйм.

Производство ранних винтов было сложным: "требовалось три режущих инструмента и два станка".

Чтобы решить производственные проблемы британского стандарта, американец Уильям Селлерс в 1864 году изобрел резьбу с плоским концом. Это небольшое нововведение упростило производство винтов, потребовав только один режущий инструмент и станок, что сделало процесс более быстрым, легким и экономичным.

Резьба Селлерса стала популярной в Соединенных Штатах и быстро стала стандартом для американских железнодорожных компаний.

Характеристики болтовых соединений

Основные переменные в процессе ужесточения

1. Крутящий момент (T): Применяемый момент затяжки, измеряемый в Ньютон-метрах (Н-м);
2. Сила зажима (F): Фактическое осевое усилие зажима (сжатия) между соединенными телами, измеряемое в Ньютонах (Н);
3. Коэффициент трения (U): Коэффициент крутящего момента, потребляемого головкой болта и резьбовой парой, а также другими элементами;
4. Угол поворота (A): Угол поворота резьбы, на который должен повернуться болт при определенном приложенном крутящем моменте, чтобы достичь определенного осевого растяжения или сжатия соединяемых деталей.

Методы контроля затяжки болтов

1. Метод управления крутящим моментом

Определение: Метод управления, при котором затяжка немедленно прекращается при достижении заданного момента.

Преимущества: Система управления простая, прямая, а качество затяжки можно легко проверить с помощью датчика крутящего момента или высокоточного динамометрического ключа.

Недостатки: Невысокая точность управления (погрешность силы предварительного натяжения составляет ±25% или около того), не позволяет полностью использовать потенциал материала.

2. Метод управления углом поворота

Определение: Метод, при котором сначала болт затягивается с небольшим моментом, а затем, начиная с этой точки, затягивается на заданный угол.

Преимущества: Высокая точность осевого усилия предварительного натяжения (±15%), достижение более высоких осевых усилий предварительного натяжения, со значениями, близко распределенными вокруг среднего значения.

Недостатки: Более сложная система контроля, требующая измерения как крутящего момента, так и угла; отделу контроля качества может быть сложно найти подходящий метод проверки результатов затяжки.

3. Метод контроля точки текучести

Определение: Метод, при котором затяжка прекращается после того, как болт затянут до предела текучести.

Преимущества: Очень высокая точность затяжки, погрешность силы предварительного натяжения контролируется в пределах ±8%; однако точность зависит в основном от собственного предела текучести болта.

Недостатки: Процесс затяжки требует динамического, непрерывного расчета и оценки наклона кривой крутящего момента и угла поворота, что требует от системы управления высокой производительности и скорости вычислений в реальном времени.