کاربرد پیچ و مهره در صنعت هوانوردی
شکست پیچ یک چهارم اینچی دلیل احتمالی سقوط هواپیما
محققان بر این باورند که سقوط هواپیما در ماه ژوئن 2014 به دلیل شکست یکی از پیچ های هواپیما بوده است.
(NTSB)هیئت بین المللی ایمنی حمل و نقل با انشار بیانیه ای در هفتم ژوئن 2014 اعلام کرد هواپیمای ساوانا وی جی ام در حین انجام عملیات نشستن و بلند شدن آزمایشی (TOUCH & GO)سقوط کرده و بشدت آسیب دیده است: دو پیچی که مسئولیت اتصال چرخهای دماغه هواپیما به اهرم چرخ را به عهده داشته اند بریده و باعث خم شدن چرخها به سمت عقب شده اند که باعث کوبیده شدن هواپیما به زمین شد.
جری مایکوس سازنده هواپیمای مذکور می گوید شکسته شدن پیچ بیشتر به خاطر فشار بیش از حد بوده است تا نیروی برشی وارده بر پیچ .این بدان معناست که این پیچ ها به لحاظ سایز برای استفاده مکرر کوچک بوده اند.اما قوانین او را به استفاده از محصولاتی که صرفا توسط تولید کننده تامین شوند محدود کرده بوده است.
جری در این حادثه بیهوش شد اما آسیب چندانی ندید و در محل حادثه درمان شد.او می گوید در حال تست هواپیما بوده است که در هفتمین نشست و برخواست آزمایشی هواپیما دچار سانحه شده است.
"من تا کنون بالغ بر 500 بار هواپیما نشانده ام .هیچ احساس خاصی نداشتم ، هواپیما رو پایین آوردم بعدش ناگهان برعکس اویزان موندم به کمربند ایمنی گیر کرده بودم و نمی تونستم خودمو خلاص کنم.شانس آوردم که هواپیما آتش نگرفت و گرنه الان اینجا نبودم!"
مایکوس که در زمان سانحه 80 سال داشته ، قصد داشت تا چند سالی هواپیما را سوار شود و سپس آنرا بفروشد. او که از سازمان هوانوردی فدرال آمریکا(FAA) مدرک مهندسی ساخت هواپیما دارد می گوید در همان مراحل اولیه طراحی نگران نقاط اتصال اسکلت هواپیما بوده است:((وقتی هواپیما رو ساختم چرخها یه کم انحراف داشتن که نشون می داد پیچ ها به اندازه کافی قوی نیستند.))
او در ادامه گفت گرچه برخی از محاسبات ارابه فرود مطابق خصوصیات مورد نظر کارخانه سازنده نبوده اما حساسیت بیش از حد آنها روی سایز پیچهای بین چرخها و ارابه فرود بعدها باعث بروز چنین حادثه ای شده است.
NTSB میگوید حساسیت ها و نگرانی های سازنده روی سایز پیچ ها جایی ثبت نشده و ظاهرا از آن صرف نظر کرده اند. شرکت ایتالیایی الاصل I.C.P. Srl تا کنون به نامه نگاریها جوابی نداده است.
او در ادامه با بیان اینکه این نوع هواپیما در دسته بندی هواپیماهای سبک ورزشی در آمریکا است اما در ایتا لیا در گروه هواپیماهای فوق سبک هستند و کشور ایتالیا سوانح هواپیماهای فوق سبک را بررسی نمی کند! گفت ممکن است بر علیه آنها شکایت کند.
گرچه NTSB و FAA سوانح هواپیماهای سبک را بررسی می کنند ، اما NTSB برای بررسی هواپیمای مایکوس در محل حاضر نشدند و از تصاویر برای محاسبه گزارش استفاده کردند.
پیچ و مهره در صنایع هوانوردی
بزرگترین مشکل پیش روی پیچ و مهره ها در طراحی بدنه هواپیما چیست ؟
آیا صرفا ایجاد یک سوراخ قطعات را با یک ابزار به هم پیچ و مهره کردن کافی است ؟
بنظر می رسد بحث و سختی دیگری نداشته باشد ؛
اما استیو پک مدیر استراتژی و محصول و بازار بخش بازرگانی
Specialized Engineering Software شرکت PLM Software Siemense میگوید : خوب اینقدرها هم راحت نیست . به عنوان مثال هواپیمای بویینگ 400-747 بالغ بر شش میلیون قطعه دارد که نیمی از آن انواع اتصالات پیچ و مهره هستند .
پیگیری چنین تعداد گسترده ای از پیچ و مهره و اتصالات کار کمی نیست .
از خصوصیات فنی گرفته تا تهیه و تدارک ، نصب و اجرا و بازرسی در هر مرحله چالشهایی وجود دارد .
به فرآیند طراحی تا ساخت فکر کنید . عموماً طرحها و خصوصیات ممکن است به سرعت تغییر کنند .
بنابراین چطور با مساله نیازهای متغیر ابعاد و نوع پیچ ها ، مهره ها و واشر آلات کنار می آیید ؟ در نهایت سوال اینجاست که چطور برنامه تان را بر حسب زمان بندی پیش ببرید ؟.
استیو یک دهه اخیر را با تامین کنندگان عمده کار می کرده است
و در طول این مدت موارد متعددی را مشاهده کرده است که چقدر مساله پیچ و مهره و اتصالات برای سازندگان هواپیما مشکل ساز می شود .
با تشریح داده های برخی از پروژه ها ، استیو دریافت که حدود 40 درصد خطاهای مهندسی مربوط به پیچ و مهره ها و یا سوراخ هایی که قرار است پیچ ها آنها را پر میکنند مربوط می شود .
متداولترین موارد شامل :
•نادرست بودن شماره گذاری پیچ و مهره ها
•نابرابر بودن لبه ها
•نامتناسب بودن سوراخها در قطعات اتصال
•تداخل مونتاژ
•پوشش دهی نامناسب
•سوراخهای اشتباهی ایجاد شده توسط سازنده
علت ریشه ای چنین مشکلاتی را می توان در تعاریف مهندسی و یا نحوه استفاده از داده ها جستجو کرد .
با وجود صدها هزار یا حتی میلیونها پیچ و مهره و واشر در یک بدنه هواپیما دیدن چنین مواردی در بالای لیست تعجب آور نخواهد بود . استیو به نقل از یکی از افراد با تجربه و کهنه کار این صنعت می گوید :"او به من گفت : قطعات بزرگ مشکلی ندارد اما همین سوراخ های کوچک و پیچ هایشان که آنها را به هم وصل و ایمن می کنند هستند که به ناچار تو را در ساعات پایانی شب برای تنظیمات در کف کارگاه مشغول می کند" .
بسیاری از کمپانی ها انواع مختلف ابزارها و فرایندهای لازم جهت تلاش برای کاهش بسامد چنین مشکلاتی هزینه بری را به کار گرفته اند . یکی از کار آمد ترین راه حل ها برای بهبود فرایند مدیریت اتصالات را شرکت Siemens PLM Software در غالب برنامه ای به نام Syncrofit ارائه داده است . برای اطلاعات بیشتر در مورد این برنامه روی لینک زیر کلیک کنید .
http://www.plm.automation.siemens.com/en_us/products/syncrofit/index.shtml
به هر حال اهمیت اجرای فرایندهایی که پیچ و مهره های پروژه شما از اصول اولیه پرواز و فراتر از آن را تحت شعاع قرار میدهند را دست کم نگیرید . پیچ و مهره های نه چندان متواضع صنایع هوانوردی قابل احترامند !
ترجمه: مرادی
منبع: Siemens
اتصال سازه ها با استفاده از پیچ و مهره-2
طراحی پیچ و مهره در سازه های فلزی-
بخش دوم :
مکانیک انتقال نیرو :
بیشترین کاربرد اتصالات مکانیکی ( پیچ و مهره ، پین و پرچ .... ) در سازه هایی است که فشار بر محور پیچعمود میباشد ( شکل 2.1 ) در چنین شرایطی نیروی اصلی در پیچ برش است . کاربرد سازه هایی که اتصال آنهانیروی وارده بر پیچ به موازات محور پیچ است کمتر می باشد ( شکل 2.2 ) که نیروی اصلی وارد بر پیچ نیروی کشش خواهد بود .
حال مکانیسم انتقال نیرو را بررسی دقیق تری می کنیم .
پیچ تحت فشار برش :
همانطور که در بخش پیش بیان شد پیچها یا معمولی بسته می شوند و یا تحت فشار یا همان پیش تنیدگی که تفاوت آنها در این است که در بسته شدن با فشار معمولی نیروی محکم کننده مناسب جهت اتصال و اعمال بیشتر اصطکاک دو بدنه به یکدیگر بوجود نمی آید. حال با مد نظر قرار دادن بستن پیچ با شرایط اعمال فشار پیش تنیدگی بحث را آغاز می کنیم .
اگر اتصالی نظیر شکل 2.1 را در تست فشار دهیم نسبت نیرو به منحنی دفرمگی چیزی شبیه به شکل 2.3 خواهد بود .
همچنان که بار به مقطع اتصال بیشتر اعمال می شود ، نیروی اصلی بین سطوح اتصال توسط اصطکاک منتقل می شود . ظرفیت اصطکاک نتیجه نیروی معمول ( N ) بین صفحات است که توسط تنش یا فشار پیچ و چقرمگی سطوح اتصال پدید می اید . که بوسیله ضریب اصطکاک µ سنجیده می شود .
در دروس استاتیک خود به خاطر می آورید که ظرفیت اصطکاک برابر است با Nµ . بمحض اینکه نیروی وارده از ظرفیت اصطکاک فراتر میرود ( به عنوان مثال ظرفیت لغزش اسمی ) سطوح متصل شده تا زمانی که وزنشان روی پیچ بیافتد بر روی همه خواهند لغزید (به خاطر بیاورید که قطر سوراخها از قطر پیچ بزرگتر است که اجازه چنین لغزشی را میدهد ) پس از وقوع لغزش نیرو از طریق لبه های سوراخها و پیچ به خود پیچ منتقل میشود . پیچ این نیروی برشی را با سطح متصل شده متحمل می شود . بنابراین افزایش بیش از حد ظرفیت برشی پیچ و یا یکی از حدود تعیین شده اجزای اتصال منجر به شکست اتصال می شود .همانطور که در شکل 2.2 می بینید هر اتصالی دو ظرفیت برش خواهد داشت :
ظرفیت تحمل بار بدون لغزش
ظرفیت تحمل بار بدون شکست برشی پیچ
اولی ظرفیت لغزش بحرانی اسمی نامیده می شود و دومی ظرفیت تحمل اسمی در روش بستن پیچ بدون فشار بیشتر تنیدگی لغزش در فشار وزنی خیلی کمتری اتفاق می افتد بنابراین ظرفیت لغزش اسمی قابل چشم پوشی است . تنها ظرفیت موجود برای چنین اتصالی ظرفیت تحمل اسمی است .
برای درک بهتر انتقال نیرو به نقشه پیچ در شکل زیر توجه بفرمایید .
هر کدام از صفحات به طرف جداگانه ای از پیچ فشار می آورند . که درهر مورد ما فشار را بصورت یکسان و مورد نظر بین پیچ ها پخش می کنیم . حداکثر برش در پیچ در سطح اتصال قطعات رخ می دهد ، بنابراین ظرفیت تحمل پیچ همان مقاومت برشی پیچ در نقطه ایست که نیروی برش به حداکثر می رسد .
اگر حداکثر نیروی برش از ظرفیت پیچ فراتر رود پیچ متحمل شکست برشی خواهد شد . محل حداکثر برشی پیچ عموما مقطع برش نامیده می شود . پیچ نمایش داده شده در تصویر 2.4 از آنجاییکه تنها یک مقطع برشی بحرانی دارد ، پیچی با یک سطح برشی است ( تک مقطع برش ) . داشتن بیش از یک مقطع برش ممکن است ( دوبل مقطع برش ) تصویر 2.5 نشان می دهد که پیچ دو مقطع برش دارد . و این نوع پیچ ها دو برابر یک پیچ تک پیچ تک مقطع برشی قابلیت تحمل نیرو دارند . تولید پیچ با داشتن مقاطع بیشتر برش نیز امکان پذیر است .
پیچ های تحت فشار تنش :
مکانیسم این پیچ ها نسبت به پیچ های تحت فشار برش ، پیچیدگی کمتری دارد . چرا که لغزشی در کار نیست . هکچنین مقاطع برش نیز وجود ندارند . ظرفیت پیچ صرف نظر از تعداد صفحاتی که قرار است بهم متصل شوند ، همان است . نیروی کشش با محور پیچ موازی است و فرض بر این است که با سطح مقطع پیچ متمرکز باشد که در نتیجه فشار در کلیه سطوح یکسان می شود . ( شکل 2.6 ) پدیده قابل توجه در مورد مد نظر قراردادن فیزیک این طبقه بندی این است که پیش تنیدگی پیچ مشکلی ایجاد نمی کند . چرا که با افزایش بار کششی به یک اتصال در ابتدا فشار اتصال در بین اجزای متصل شده کاهش می یابد . بنابراین هیچ نیروی کششی بیشتر از نیروی پیش تنیدگی را تا زمانی که بر استرس تماس بین اجزای متصل شده فایق آید متحمل نخواهد شد . تخمین ها در طراحی بگونه ای خواهد بود که استرس تماس و پیش تنیدگی پیچ در زمان محاسبه فشار تماس وارده f_t نادیده گرفته شوند و نیرو در واقع به پیچ وارد میشود .
جدولِ مقایسۀ اسکلتِ پیش‌ساختۀ پیچ و مهره‌ای با روشِ ساختِ و نصب به‌صورت جوشی
این اسکلت‌ها همان سازه‌های فلزی هستند که در آنها به جای اتصالات جوشی از اتصالات پیچ و مهره‌ای استفاده میشود.
در سازه فلزیِ پیچ و مهره‌ای به علتِ امکانِ مونتاژِ اسکلت پیش از نصب، در مقایسه با سایرِ سازه‌ها از سرعتِ عملِ بالاتری برخوردار است.
به دلیل همگن بودنِ تیر و ستون و بادبند در سازه‌های فلزی، اسکلتِ این نوع سازه‌ها دارای یکپارچگی مناسب‌تری است.
این نوع ساختمان‌ها با طراحیِ خاص و اجرا به صورتِ صنعتی ضمن تأمینِ سلامتِ ساخت موجب کاهشِ زمانِ ساخت و در نتیجه کاهش هزینه‌ها میگردد.
از دیگر مزایای ساختمان‌های پیچ و مهره‌ای می‌توان به مواردِ زیر اشاره نمود:
مقاومت در برابرِ زلزله
پیش‌گیری از اشغالِ فضا
نظارتِ جوش در حینِ کار
تست‌های جوشِ غیرِ مُخَرِب
تحویلِ قطعات در کارخانه طبق استاندارد
جدولِ مقایسۀ اسکلتِ پیش‌ساختۀ پیچ و مهره‌ای با روشِ ساختِ و نصب به‌صورت جوشی
آیتم | جوشی | پیچ و مهره‌ای |
امکان‌پذیریِ شروعِ ساختِ اسکلت | پس از تخریب و اجرای فونداسیون | هر زمان و حتی پیش از تخریب |
مدتِ ساختِ اسکلت | حداقل ۲ ماه پس از فونداسیون | ۱ ماه بدون تلاقی با سایرِ امورِ جاری |
عملیاتِ نصب | ۱ ماه پس از ساختِ اسکلت | بلافاصله پس از اجرای فونداسیون در ۱۰ روز |
کیفیتِ ساخت | جوشکاری و مونتاژ در محل مطابق آیین‌نامه‌ها صورت نمی‌گیرد | با متد صنعتی و جوشکاری اتوماتیک زیر پودری |
نظارت بر ساخت | امکان کنترل روزانه توسطِ مهندسِ ناظر عملا وجود ندارد | به خاطرِ ماهیتِ ساختِ کارخانه‌ای به صورت روزانه وجود دارد |
نظارت بر نصب | کنترل اتصالات در طبقات مقدور نیست | به آسانی ممکن است |
مشکلات محلی | اشغالِ سایت در تمامِ مدتِ ساخت انسدادِ مَعبَر سر و صدا و اصطکاک با همسایگان و شهرداری | هیچکدام از مشکلاتِ روشِ جوش را ندارد |
مقاومت در برابرِ زلزله | به خاطر نرسیدن به استانداردهای لازم هیچگاه تأمین نمی‌شود | کاملا مقاوم و منطبق با جزئیاتِ محاسباتی و اجراییِ نقشه |
محدودیت‌های طراحی در تهیۀ نقشه | دارد | ندارد |
رنگ آمیزی | نبودِ امکانِ زنگ زدایی و رنگ آمیزی درست | در کارخانه با متد صنعتی |
عملکردِ پیمانکار | تیم‌های آموزش دیده، نفرات ثابت و مطابق با اسلوب‌های مهندسی در این گروهِ کاری در دسترس نیستند | پیمانکار دارای کارخانه، تیمِ مهندسی و پرسنل فنی و دائمی‌است |
اتصالات نوین تولید کننده انواع پیچ و مهره،وارد کننده پیچ و مهره و واشر با کاربرد در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی و صنعت ساختمان (سازه های فلزی) ،فروش در بازار بورس پیچ ومهره و واشر
اتصالات نوین در زمینه تهیه و توزیع پیچ و مهره های صنعتی فعالیت می نماید . مفتخریم که فعالیت مدیران این شرکت در زمینه اتصالات صنعتی از نسلی به نسل دیگر منتقل شده است و به سالهای پیش از 1350 باز می گردد.
هم اکنون محصولات ما دامنه وسیعی از اتصالات صنعتی را پوشش میدهد که علاوه بر محصولات با کیفیت داخلی واردات کالا در حجم انبوه را شامل می شود .
عرضه مستقیم کالا به کارفرمایان محترم باعث صرفه جویی در هزینه ها و کمتر شدن قیمت تمام شده میگردد.
با بهره مندی از سیستم های نوین و به روزمشتری مداری و نیز پرسنل با تجربه کیفیت خدمات خود را تضمین می نماییم.کلیه محصولات بسته به درخواست کارفرمایان محترم قابلیت ارایه گواهینامه استاندارد از مراکز معتبر را دارند.
هم چنین در صورت نیاز مشتریان محترم امکان تولید سایزها و استانداردهای خاص و نیز واردات انواع پیچ و مهره و اتصالات مقدور می باشد.
این شرکت آمادگی خود را جهت ملاقات حضوری در محل شرکت ویا پروژه های مورد نظر کارفرمایان محترم اعلام می دارد.
هم اکنون محصولات اتصالات نوین دامنه وسیعی از اتصالات صنعتی و ساختمانی را پوشش می دهد که مختصرا" به شرح زیر اعلام می گردد:
1-انواع پیچ و مهره شش گوش و واشر مربوطه مطابق با استانداردهای جهانی:
{(DIN:931-933-934 /6914-6915-6916 { GRADES:8.8/10.9// A2-70(304)/A4-80(316
ASME: B 18.2.1 –B 18.2.2- B 18.2.3.7M –B 18.2.4.6M
{ASTM A325/A325M/A490/A490M/A563/A563M}
2-انواع پیچ آلن ,آلن مغزی,آلن سر خزینه:
{(DIN: 912-916-7991 {GRADES 10.9/12.9//A2-70(304)/A4-80(316
3-انواع استاد بولت و مهره و واشر های مربوطه با متریالهای:
B7-B7M-B8-B8 CL2-B16-L7-L7M
4-انواع اکسپنشن بولت جهت مصارف گوناگون صنعتی و ساختمانی
5-انواع کلمپها و یو بولت های صنعتی و تاسیساتی از سایز2/1 الی 64 اینچ
6- انواع واشر تخت-فنری-ریلی و ستاره ای از سایز 2 الی 200 میلیمتر
7- انواع پیچ چشمی و مهارکشهای صنعتی و سیم بکسل های آسانسوری
8- انواع پیچ سرمته ای – سوزنی -پیچMDF- میخ پرچ