Prinzip gegen Lösen der Federscheibe
Das Anti-Lockerungsprinzip der Federscheibe besteht darin, dass die Federscheibe nach dem Abflachen der Federscheibe eine kontinuierliche elastische Kraft erzeugt, so dass das Gewindeverbindungspaar aus Mutter und Schraube weiterhin eine Reibungskraft aufrechterhält und eine erzeugt Widerstandsmoment, um ein Lösen der Mutter zu verhindern. Gleichzeitig werden die scharfen Ecken der Öffnung der Federscheibe jeweils in die Oberflächen des Bolzens und des verbundenen Teils eingebettet, wodurch verhindert wird, dass sich der Bolzen relativ zum verbundenen Teil dreht.
Welche Antilockerungswirkung haben Federscheiben?
Federscheiben werden häufig in tragenden und nichttragenden Strukturen allgemeiner mechanischer Produkte verwendet. Sie zeichnen sich durch niedrige Kosten, einfache Installation aus und eignen sich für Teile mit häufiger Montage und Demontage. Aber die Anti-Lockerungsfähigkeit der Federscheibe ist sehr gering! Vor allem in Europa und den Vereinigten Staaten ist die Akzeptanzrate von Produkten, die eine hohe Zuverlässigkeit erfordern, äußerst gering, insbesondere bei wichtigen tragenden Strukturverbindungsteilen, die seit vielen Jahren aufgegeben wurden. In unserem Land gibt es noch einige Anwendungen in der Militärindustrie, diese wurden jedoch auf Edelstahlmaterialien umgestellt. Es heißt, dass die Verwendung von Federscheiben aus Stahl im CASC seit langem verboten sei! Außerdem gilt es aus zwei Gründen als sehr unsicher: zum einen wegen der Schwellung und zum anderen wegen der Wasserstoffversprödung.
Gehäuse mit Federring und Lockerungsschutz
Für die Verbindung zwischen dem Achshauptreduzierer und dem Achsgehäuse werden Schrauben der Güteklasse 10.9 M16X100 verwendet, das Anzugsdrehmoment beträgt 280+20 N·m und zum Festziehen wird eine hochpräzise elektrische Anzugsmaschine verwendet. Die Änderung des Drehmoments mit dem Drehwinkel beim Anziehen der Schraube wird unter zwei Bedingungen erfasst: mit Federscheibe und ohne Federscheibe. Vergleicht man die Drehmoment-Winkel-Kurve, stellt man fest, dass bei einer Federscheibe stets ein Voranzugsdrehmoment von ca. 10 N·m anliegt; Ohne Federscheibe liegt das Drehmoment der Schraube bei 0 N·m, bevor das Drehmoment deutlich ansteigt.
Daraus lässt sich ableiten, dass die Federscheibe mit einem Schraubenvoranzugsmoment von ca. 10 N·m vollständig flachgedrückt werden kann. Nach Tests mit einem digitalen Drehmomentschlüssel wurde festgestellt, dass das Schraubendrehmoment nicht 20 N·m erreicht hatte und die Federscheibe vollständig abgeflacht war, was die Richtigkeit der obigen Schlussfolgerung bestätigte.
Die Analyse der beiden oben genannten Punkte zeigt, dass die Federscheibe nur eine elastische Kraft von 10 N·m bereitstellen kann und die elastische Kraft von 10 N·m für das Schraubenvoranzugsdrehmoment von 280 N·m vernachlässigt werden kann. Zweitens reicht eine so geringe Kraft nicht aus, um die scharfen Ecken des Federscheibenausschnitts in die Oberfläche des Bolzens und der verbundenen Teile einzubetten. Nach der Demontage und Beobachtung sind keine offensichtlichen Vertiefungen auf der Oberfläche der Schrauben und der verbundenen Teile zu erkennen. Daher kann die Antilockerungswirkung von Federscheiben auf Schrauben vernachlässigt werden.
Zusätzlich wird zwischen der Schraube und dem Verbindungsteil eine Unterlegscheibe eingefügt. Eine mangelhafte Qualität der Unterlegscheibe stellt ein weiteres Sicherheitsrisiko für die Schraubverbindung dar.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass bei einem hohen Schraubendrehmoment (mehr als 200 N·m) die Verwendung von Federscheiben, um ein Lösen der Schrauben zu verhindern, mehr schadet als nützt. Aus diesem Grund kann es unter Einwirkung von Stößen, Vibrationen und Lastwechseln zu einem gewissen Zeitpunkt zum Verschwinden der Vorspannkraft und zur Lockerung der Verbindung kommen.
Gleichzeitig entdeckte die NASA auch das Problem offener Federringe. Im NASA-Standard heißt es im Kapitel über Sicherungsmuttern: „Typische Spiralfederscheiben... wirken beim Anziehen von Schrauben als Federn. Funktion. Wenn die Schraube jedoch vollständig angezogen ist, ist die Unterlegscheibe im Allgemeinen flach. Dabei.“ Gleichzeitig kann es als integrierte Unterlegscheibe betrachtet werden, und seine Sicherungsfunktion ist überhaupt nicht zum Verriegeln vorhanden. Auszug aus dem Originalartikel, siehe Bild unten.
