বোল্ট টর্ক ডিস্ট্রিবিউশন এবং ঘর্ষণ সহগ কী নির্ধারণ করে?

নিয়ন্ত্রণের জন্য একটি মূল নির্দেশক হিসাবেবল্টুক্ল্যাম্পিং ফোর্স, বাস্তবতা হল যে ঘর্ষণের মাধ্যমে বেশিরভাগ টাইটিং টর্ক হারিয়ে যায়, শুধুমাত্র একটি ছোট অংশ আসলে ক্ল্যাম্পিং ফোর্সে রূপান্তরিত হয়। সুতরাং, কোন বিষয়গুলি শেষ পর্যন্ত বোল্ট টর্ক বিতরণ এবং ঘর্ষণ সহগের মাত্রা নির্ধারণ করে? আজ, জিয়াংসু জিনরুই-এর সম্পাদক মাইক্রোটোগ্রাফি বিশ্লেষণের উপর ভিত্তি করে একটি অভিজ্ঞতামূলক অধ্যয়ন শেয়ার করবেন, যা বোল্ট টর্ক বিতরণ এবং ঘর্ষণ সহগকে প্রভাবিত করে এমন মূল কারণগুলি প্রকাশ করে, যা উচ্চ-নির্ভরযোগ্যতা বেঁধে রাখার জন্য একটি শক্তিশালী ভিত্তি প্রদান করে৷

1. ঘর্ষণ সহগ এবং টর্ক বিতরণ

একটি বোল্টকে শক্ত করার সময়, ইনপুট টর্ক সম্পূর্ণরূপে বোল্টকে প্রসারিত করতে এবং ক্ল্যাম্পিং বল তৈরি করতে ব্যবহৃত হয় না। আসলে, টর্ক তিনটি খরচ পাথ মধ্যে বিতরণ করা হয়:

থ্রেড ঘর্ষণ: ঘর্ষণ বল্টু এবং নাট মধ্যে থ্রেড যোগাযোগ এলাকায় ঘটে, ঘূর্ণন সঁচারক বল একটি বড় পরিমাণ গ্রাস করে;

ভারবহন পৃষ্ঠের ঘর্ষণ: বোল্টের মাথা এবং ওয়াশার বা সংযুক্ত উপাদানের পৃষ্ঠের মধ্যেও ঘর্ষণ বিদ্যমান এবং এই অংশে ব্যবহৃত টর্কটি একটি বৃহত্তর অনুপাতের জন্য দায়ী;

থ্রেড সীসা কোণ প্রভাব (অর্থাৎ, কার্যকর প্রিলোড উপাদান): শুধুমাত্র টর্কের এই অংশটি সত্যিকার অর্থে বোল্টকে প্রসারিত করতে ব্যবহৃত হয় এবং এইভাবে ক্ল্যাম্পিং বল গঠন করে।

গবেষণায় দেখা গেছে যে ঘর্ষণ কাটিয়ে উঠতে প্রায় 85% থেকে 90% টর্ক ব্যবহার করা হয় এবং মাত্র 10% বোল্ট প্রসার্য শক্তিতে রূপান্তরিত হয়।

এর মানে হল যে একবার ঘর্ষণ সহগ পরিবর্তিত হলে, টর্ক রূপান্তর দক্ষতা সেই অনুযায়ী পরিবর্তিত হবে, যার ফলে একই টর্কের অধীনে উত্পন্ন ক্ল্যাম্পিং শক্তিতে দ্বিগুণেরও বেশি সম্ভাব্য পার্থক্য হবে। অতএব, শুধুমাত্র টর্ক দ্বারা ক্ল্যাম্পিং ফোর্স লক করা অবিশ্বস্ত।

2. স্কিম ডিজাইন

বোল্ট টর্ক ডিস্ট্রিবিউশন এবং ঘর্ষণ সহগ নির্ধারণের মূল কারণগুলি গভীরভাবে অন্বেষণ করার জন্য, ফ্রান্সের ইকোল সেন্ট্রাল ডি লিয়নের ট্রাইবোলজি ল্যাবরেটরি একটি পদ্ধতিগত পরীক্ষামূলক স্কিম ডিজাইন করেছে। এই স্কিমের মূল লক্ষ্য হল ঘর্ষণ আচরণ এবং মাইক্রোস্ট্রাকচারের মধ্যে একটি কার্যকারণ সম্পর্ক স্থাপনের জন্য পৃষ্ঠের মাইক্রোটোগ্রাফি বিশ্লেষণের সাথে যান্ত্রিক পরীক্ষাকে একত্রিত করা।

পরীক্ষাটি টর্ক-ক্ল্যাম্পিং ফোর্স পরীক্ষার জন্য ISO 16047 মান অনুযায়ী পরিচালিত হয়েছিল৷ ব্যবহৃত বোল্টগুলি ছিল স্পেসিফিকেশন M10×60, 30MnB4 স্টিলের তৈরি, যেগুলি ঠান্ডা-মাথা, থ্রেড-ঘূর্ণিত এবং তারপর ইলেক্ট্রোগালভানাইজড ছিল৷ মোট ঘূর্ণন সঁচারক বল নির্দিষ্ট মান বিস্তারিতভাবে নথিভুক্ত করা হয়েছে, যখন থ্রেড টর্ক এবং ভারবহন পৃষ্ঠ টর্ক পৃথক করা হয়েছে ঘর্ষণ সহগ নির্ভুলভাবে গণনা করতে এবং টর্ক বন্টন আইন বিশ্লেষণ করতে। ত্রিমাত্রিক টপোগ্রাফি স্ক্যানিং প্রযুক্তি ব্যবহার করা হয়েছিল রুক্ষতা-সম্পর্কিত পরামিতিগুলি বের করতে এবং আঁটসাঁট করার আগে এবং পরে প্যারামিটার পরিবর্তনগুলি ঘর্ষণ আচরণ এবং মাইক্রোটোগ্রাফির মধ্যে অন্তর্নিহিত পারস্পরিক সম্পর্ক অন্বেষণ করার জন্য তুলনা করা হয়েছিল। এই নকশাটি শুধুমাত্র যান্ত্রিক কর্মক্ষমতা বিবেচনা করে না বরং মাইক্রো লেভেলের দিকেও নজর দেয়, যা বোল্ট টর্ক বন্টন এবং ঘর্ষণ সহগ পরিবর্তনের মৌলিক কারণগুলি প্রকাশ করে।

3. পরীক্ষা যাচাই পদ্ধতি

উপরের স্কিমের উপর ভিত্তি করে, ISO 16047 স্ট্যান্ডার্ডের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ একটি পরীক্ষা ডিভাইস তৈরি করা হয়েছিল, যা সঠিকভাবে টর্ক এবং ক্ল্যাম্পিং বল পরিমাপ করতে পারে। পরীক্ষা প্রক্রিয়া নিম্নলিখিত লিঙ্ক অন্তর্ভুক্ত:

বোল্ট ফিক্সিং এবং লোডিং: একটি প্রমিত টেস্ট বেঞ্চে বোল্ট ইনস্টল করুন, একটি সেট টর্ক প্রয়োগ করুন এবং প্রকৃত-টোটাল টর্ক, থ্রেড টর্ক, বিয়ারিং সারফেস টর্ক এবং ক্ল্যাম্পিং ফোর্সের মান রেকর্ড করুন;

ঘর্ষণ বিচ্ছেদ পরিমাপ: ঘর্ষণ সহগ গণনার নির্ভুলতা নিশ্চিত করতে ডিভাইস এবং সেন্সরগুলির বিশেষ কাঠামোর মাধ্যমে ভারবহন পৃষ্ঠের ঘর্ষণ থেকে থ্রেড ঘর্ষণকে পৃথক করুন;

টপোগ্রাফি স্ক্যানিং ব্যবস্থা: প্রতিটি টাইটনিং অপারেশনের আগে এবং পরে, মাইক্রন স্তরের বৈশিষ্ট্য তথ্য ক্যাপচার করতে বোল্ট হেডের ভারবহন পৃষ্ঠ এবং ওয়াশার পৃষ্ঠে ত্রিমাত্রিক স্ক্যানিং করুন-;

প্যারামিটার নিষ্কাশন এবং বিশ্লেষণ: রুক্ষতা-সম্পর্কিত পরামিতিগুলি বের করুন এবং পৃষ্ঠের টপোগ্রাফি পরিবর্তন এবং ঘর্ষণ আচরণের মধ্যে সংশ্লিষ্ট সম্পর্ক বিশ্লেষণ করতে ঘর্ষণ ডেটার সাথে তাদের একত্রিত করুন।

নীচের চিত্রটি পরীক্ষার বেঞ্চের গঠন এবং পরিমাপ পয়েন্টগুলির নির্দিষ্ট অবস্থানগুলি দেখায়।

4. টপোগ্রাফি ফলাফল বিশ্লেষণ

পরীক্ষার তথ্যটি বেশ কয়েকটি মূল ঘটনা প্রকাশ করেছে যা ঘূর্ণন সঁচারক বল বন্টন এবং ঘর্ষণ সহগ নির্ধারণকারী মৌলিক কারণগুলি গভীরভাবে বুঝতে সাহায্য করে:

4.1 ঘর্ষণ সহগের গতিশীল পরিবর্তন

শক্ত করার প্রক্রিয়া চলাকালীন, ঘর্ষণ সহগ ধ্রুবক নয় তবে যোগাযোগের অবস্থার সাথে ক্রমাগত পরিবর্তিত হয়। সাধারণত, ভারবহন পৃষ্ঠের ঘর্ষণ সহগ থ্রেড ঘর্ষণ সহগ থেকে প্রায় 44% বেশি, যা নির্দেশ করে যে বেশিরভাগ টর্ক থ্রেড পৃষ্ঠের পরিবর্তে ভারবহন পৃষ্ঠে খাওয়া হয়।

4.2 উল্লেখযোগ্য টর্ক বিচ্ছুরণযোগ্যতা

এমনকি যখন একই ক্ল্যাম্পিং ফোর্স টার্গেট সেট করা হয়, প্রয়োজনীয় টর্কের পার্থক্য প্রায় দ্বিগুণ হতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, কিছু বোল্টের জন্য 96.7 Nm টর্কের প্রয়োজন হয়, অন্যদের শুধুমাত্র 54.5 Nm প্রয়োজন। ঘর্ষণ সহগ এর অস্থিরতার কারণে ঘূর্ণন সঁচারক বল মানের এই বিচ্ছুরণতা সরাসরি সৃষ্ট হয়।

4.3 সারফেস টপোগ্রাফির উল্লেখযোগ্য বিবর্তন

ত্রিমাত্রিক স্ক্যানিং ফলাফলগুলি দেখায় যে ভারবহন পৃষ্ঠের রুক্ষতা পরামিতিগুলি উল্লেখযোগ্য পরিবর্তনের মধ্য দিয়ে গেছে:

বর্গ (মূল গড় বর্গাকার রুক্ষতা) প্রায় 5.3 μm থেকে 1.04 μm এ হ্রাস পেয়েছে এবং পৃষ্ঠটি মসৃণ হয়েছে;

Ssk (Skewness) নেতিবাচক পরিণত হয়েছে, যা পৃষ্ঠের চূড়া এবং উপত্যকার বন্টনের পরিবর্তনের ইঙ্গিত দেয়, যাতে পৃষ্ঠের নিম্ন বিন্দুতে (উপত্যকা) বেশি উপাদান ঘনীভূত হয় এবং পিট বৈশিষ্ট্যগুলি আরও স্পষ্ট হয়ে ওঠে;

স্কু (কুরটোসিস) এর মান বৃদ্ধি পেয়েছে, যার অর্থ পৃষ্ঠের ভারবহন ক্ষমতা বাড়ানো হয়েছে।

এই পরিবর্তনগুলি নির্দেশ করে যে শক্ত করার প্রক্রিয়া চলাকালীন, পৃষ্ঠটি প্লাস্টিকের বিকৃতির মধ্য দিয়ে যায়, প্রকৃত যোগাযোগের ক্ষেত্রটি বৃদ্ধি পায় এবং সেই অনুযায়ী ঘর্ষণ আচরণ পরিবর্তিত হয়। নীচের চিত্রটি শক্ত করার আগে এবং পরে বোল্ট হেডের ভারবহন পৃষ্ঠের ত্রিমাত্রিক টপোগ্রাফি দেখায়: শক্ত করার আগে, পৃষ্ঠটি একটি সুস্পষ্ট রুক্ষ শিখর-উপত্যকার কাঠামো উপস্থাপন করে; শক্ত করার পরে, রুক্ষ শিখরগুলি কাঁটানো হয়, পৃষ্ঠটি সমতল হতে থাকে এবং দিকনির্দেশনা আরও স্পষ্ট হয়। এটি দেখায় যে ঘর্ষণ শুধুমাত্র শক্তি খরচ করে না কিন্তু মাইক্রো স্তরে পৃষ্ঠের গঠনকেও নতুন আকার দেয়।

নীচের চিত্রটি মাইক্রোস্কোপিক পর্যবেক্ষণের মাধ্যমে ভারবহন পৃষ্ঠের ঘর্ষণ চিহ্ন এবং প্লাস্টিকের বিকৃতির ক্ষেত্রগুলিকে স্পষ্টভাবে চিহ্নিত করে: কিছু এলাকায় উল্লেখযোগ্য স্ক্র্যাচ রয়েছে এবং স্ক্র্যাচগুলির সম্প্রসারণ দিকটি বোল্টের ঘূর্ণনের দিকের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ, এটি নির্দেশ করে যে ঘর্ষণ উপাদানের প্রবাহ এবং পৃষ্ঠের ক্ষতি করেছে।

নীচের চিত্রটি ভারবহন পৃষ্ঠের যোগাযোগের অসম বৈশিষ্ট্যগুলি উপস্থাপন করে: প্রকৃত যোগাযোগের ক্ষেত্রটি নামমাত্র এলাকার তুলনায় অনেক ছোট, এবং লোডটি কয়েকটি মাইক্রো এলাকায় ঘনীভূত হয়, যা স্থানীয় উচ্চ- চাপের অবস্থা এবং প্লাস্টিকের বিকৃতির দিকে পরিচালিত করে। এই অসম যোগাযোগ ঘর্ষণ সহগ মধ্যে ওঠানামা ঘটাতে মূল ফ্যাক্টর.