مراحل اساسی طراحی اتصالات پیچی

قطعات پیچی تقریباً در تمام ماشین آلات بکار میروند، بنابراین طراحی مهندسی اتصالات پیچی، یکی از مهم ترین زمینه های مهندسی و فن آوری محسوب میشود ، زیرا قابلیت اطمینان ماشین آلات وابسته به آن خواهد بود.

پیچ یکی از استانداردترین قطعات صنعتی است ، زیرا یکی از پراستفاده ترین آنها میباشد، به همین دلیل جدولهای متعددی از پیچها ، مهره ها و واشر ها ، طبق استانداردهای مختلف نظیر JIS,ISO تهیه شده است و می توان اینگونه قطعات را مطابق با نیاز طراحی و بر اساس ابعاد ،فرم و کلاس استحکامی از روی این جدولها انتخاب نمود، انتخاب یک پیچ یا مهره با استفاده از اینگونه جدولها کار آسانی است.

در طراحی عملی ماشین آلات، معمولاً انتخاب پیچها و دیگر قطعات وابسته به آنها بر اساس تجربه و شم مهندسی طراح، مقایسه با محصولات مشابه ، مقایسه با محصولات قدیمیتر ویا تقلید از یک محصول مشابه با مارک معروف انجام میشود. ولی اگر پیچها بر اساس اینگونه معیارها انتخاب شو.ند ،نمی توان پیش بینی کرد که آیا به هنگام به کارگیری محصول ، اشکالی ایجاد میشود یا خیر .

طراحی اتصالات پیچی به طور خلاصه طی این مراحل باید انجام شود: ابتدا باید به طور روشن ،تنشهای مختلف وارد بر اتصال را در کلیه شرایط کار ماشین تعیین کرد . سپس باید خصوصیات مورد نیاز قطعات پیچی را با آنالیز مکانیکی سیستم مشخص نمود،به طوری که از هز گونه مشکلی جلوگیری شود. در نهایت باید بر اساس نتایج تحلیلها و محاسبات قبلی ، قطعات پیچی مناسب را از جدولهای استاندارد انتخاب کرد .

 در شکل زیر مراحل طراحی اتصالات پیچی به صورت یک نمودار نشان داده شده است . طبق این نمودار ، ابتدا بایستی شرایط و محیط کاری ماشین را یررسی کرد. سپس لازم است تنشهای مختلف اعمالی به اتصال را حساب کرد . بعد باید با توجه به شرایط مختلف، که مشکلی برای ماشین پیش نمیآید ، محاسبات مکانیکی را انجام داد.

 پس از این کارها ، مشخصات مورد نیاز قطعات پیچی معلوم میشود و میتوان بر مبنای این مشخصات با اطمینان کافی ، این قطعات را از جدولهای استاندارد انتخاب تمود.

مهم ترین و اصلی ترین مرحله ، تعیین دقیق تنشهای ( بارهای مکانیکی،حرارت،تنشهای ناشی از خوردگی و…) وارد   بر اتصال پیچی است . البته همانطور که گفته شد این کار معمولاً به دقت انجام نمیشود. اگر تنشهای وارده با دقت و به روشنی معلوم نشوند ، اطلاعات کافی برای بررسیهای استحکامی و تعیین قابلیت اطمینان در دست نخواهد بود و عملاً روند طراحی مختل میشود . در این شرایط نمیتوان به کیفیت بالای محصول به هنگام کار اطمینان داشت.

اگر احتمال عملکرد نادرستی وجود دارد ، باید مشخصات سیستم را به گونه ای تعیین کرد تا از تمام عملکردهای نادرست احتمالی جلوگیری شود.برای این کار ، لازم است کلیه عملکردهای نادرست که امکان بروز آنها وجود دارد را لیست کرده و هریک از آنها را بررسی نمود تا از وقوع آنها جلوگیری شود . کلیه بررسیها باید بدون هر گونه اغماض و اشتباه انجام شوند.محاسبات مکانیکی نیز، با اینکه از نظر همگان کاری مهم و ضروری به شمار میرود ، معذلک عملاً این قسمت از بررسی را به خوبی انجام نمی دهند. ولی برای داشتن یک اتصال پیچی مطمئن و اقتصادی باید کلیه مراحل به خوبی اجرا گردند.

پس از انجام دقیق بررسیهای فوق ، مشخصات عملیاتی قطعات پیچی ، با توجه به شرایط کاری و محیطی تعیین خواهد شد. بدین ترتیب مشخصاتی نظیر حداقل تنش کششی پیچ ، حداقل استحکام ،حداقل ابعاد وجنس آنها مشخص می گردد.  حال با توجه به مشخصات به دست آمده، می توان به جدولهای استاندارد پیچ و مهره ها مراجعه کرد و پیچی با ابعاد، فرم  و استحکام مورد نیاز را انتخاب نمود . البته احتمالاً مشخصات دقیق محاسبه شده را نمیتوان عیناً در این جدولها پیدا کرد و به ناچار باید نزدیک ترین پیچی که مشخصات آن برتر از مشخصات محاسبه شده است ، انتخاب کرده و استفاده نمود . در این وضعیت ، طراح باید تصمیم بگیرد که آیا بهتر است پیچ یا قطعات پیچی با مشخصات دقیق محاسبه شده را ساخت و یا از قطعات پیچی استاندارد که مشخصات آنها برابر یا برتر از قطعات محاسبه شده است ، استفاده کرد . در این تصمیم گیری ، هم باید جنبه های فنی و هم جنبه های اقتصادی را در نظر گرفت . معمولاً طراحان که محاسبات دقیقی در این زمینه انجام می دهند ، میل دارند قعات پیچی که دقیقاً با مشخصات محاسبه شده انطباق دارند را به کار ببرند. ولی تجربه نشان میدهد که استفاده از قطعات استاندارد در اغلب موارد ارجحیت دارد. طراحی باید به مشخصاتی منجر شود که به هنگام به کارگیری محصول طراحی شده ، مشکلی به وجود نیاید و همچنین قطعه انتخاب شده نهایی ، از نظر مشخصات خیلی برتر از مقادیر طراحی شده نباشد . برای اینکه بتوان مطمئن بود برای اتصال پیچی طراحی شده مشکلی به وجود نخواهد آمد ، باید ابتدا این مشکلات و مسایل را شناخت .

پیچ و مهره