پیچ و مهره خودرو
بر اساس گزارش اداره بیت المللی ایمنی حمل و نقل جاده ای :
شرکت تویوتا برای خودروی 226 – yaris ، 2015 خود فراخوان داده است چرا که ممکن است پیچ و مهره
های محورهای عقب این خودرو مناسب بسته نشده باشند . این پیچ ها ممکن است هنگام عملکرد چرخها شل شوند و باعث قفل شدن ناگهانی چرخها و یا آسیب دیدن اجزای ترمز چرخهای عقب شوند . این یک خطر جدی به لحاظ ایمنی محسوب میشود . این خودروها بین 8 سپتامبر 2014 تا 9 ژانویه 1 سال تولید شده اند. خدمات تویوتا پیچ های محور عقب را بررسی و در صورت لزوم محکم می کنند . این خدمات کاملا رایگان انجام میپذیرد صاحبان این خودرو می توانند با شماره زیر جهت انجام خدمات تماس بگیرند : 4331 - 331(800)
تولید پیچ و مهره خودرویی
تولید کننده انکر بولت هایی که در سال 2013 در پل Bay شکستند هیچگاه به شرکت کالترانس نگفته بود بولتهایی را که در سال 2009 برای پل واشنگتن استیت تهیه کرده بودند هم ، همان مشکل را داشته است . خطایی که 45 میلیون دلار هزینه در پی داشته است کمتر از شش ماه پس از آنکه انکر بولت های مشکل دار در سال 2008 به کالیفرنیا رسیده بودند ، چند روز پس از نصب شکستند! این 6 انکر بولتی را که کمپانی Day son در ایالت اوهایو برای ترمیم پل hood canal pontoon ( که کیت سپ را به تنگه المپیک در قسمت شرقی ایالت متصل می کرد . ) تولید کرده بود در روزهای آغازین نصب دچار شکست شده بودند . انکر بولتهایی که در ایالت واشنگتن شکسته بودند تقریبا مانند همان 96 بولت بکار رفته در پل Bayبوده اند که مقامات پل Bay به جهت طراحی سازه بر اساس پایداری لرزه ای در طول شرقی این پل خریداری کرده بودند . 32 عدد از این بولتها به مدت 5 سال در معرض باران قرار گفتند که انها را درمعرض خوردگی هیدروژنی قرار داده بوده است . سپس پس از اعمال فشار در اثر بستن در مارس 2013 از هم گسیخته اند . وقتی مقامات کالیفرنیا پس از شکست انکر بولتهای پل Bay پیچها را مورد آزمایش قرار دادند ، دریافتند که علت در هر دو مورد یکسان بوده است : خوردگی هیدروژنی و زنگ زدگی فولاد سخت را از پا درآورده است . اما واشنگتن این بررسی را انجام نداد مطابق استانداردهای کالیفرنیا و واشنگتن برای ساخت پلها بایستی از پیچ فولادی با مقاومت بالا استفاده کرد حال آنکه فولاد با مقاومت بالا پس از انجام آبکاری گالوانیزه گرم مقداری از سختی خود را از دست خواهد داد . شرکت کالتراس این قانون را زیر پا گذاشت چرا که در طرح ایمنی لرزه ای بایستی از انکر بولتهایی با مقاومت بالا استفاده کرد و فکر می کردند ریسک شکسته شدن پیچ را کنترل خواهند کرد . اما مشخص نیست چرا انجام پوشش دهی بر روی این پیچ ها را متوقف کردند . مقامات هم اعلام کردند که این بولتها تا زمانی که در معرض رطوبت قرار نگیرند مشکلی نخواهند داشت . در واقع چنانچه کالترانس بر آنچه که در واشنگتن رخ داده واقف می بود از یک ضرر 45 میلیون دلاری جلوگیری میکرد .
راسل کین که متخصص خوردگی هیدروژنی می گوید :
اگر کمپانی Day son در مورد احتمال وجود مشکل بالقوه در پیچ ها ( منظور پروژه واشنگتن است ) شانه ای داشت باید قبل از فروش ، به پروژه های پل سازی دیگری آنرا بررسی می کرد . اما ظاهراً کسی اصلا پیگیر اینکار نبوده است . در این میان مقامات این مساله را به گردن یکدیگر می اندازند و سعی میکنند تا توپ را در زمین تولید کننده پیچ و مهره که همان شرکت Day son است بیاندازند . شرکت Day son تا قبل از شکسته شدن آن 32 انکر بولت 900/1 عدد پیچ انکر بولت یا همان گرید برای ساخت پل Bay تامین کرده است . متخصصان بر این باورند سیستم سنتی خرید قطعات پل از فروشنده نمی خواهد تا خطاها را به مشتری گوشزد کند .
پروفسور Bob Bea که متخصص در تجزیه و تحلیل حوادث صنعتی می باشد می گوید :
" در صنعت هوانوردی در ساخت هواپیما گروهها به سرعت با همدیگر ارتباط برقرار می کنند و یکدیگر را از وجود خطا مطلع می کنند ، اما در این مورد کمپانی Day son هیچ اجباری برای مطلع کردن هیچ کسی نداشته است . بیشتر بدین گونه است که مشتری باید حواسش را جمع کند ! "
نه واشنگتن و نه Day son انکر بولتهایی را که در پل hood canal شکسته بودند را برای انجام آزمایشگاههای دقیق خوردگی هیدروژنی القایی نفرستاده بودند بلکه یک مهندس جوش را مسئول بررسی اینکار کرده بودند . آن مهندس هم مشکل ساخت را علت شکست اعلام کرده بود . بعدها او به به مقامات کالیفرنیا گفته بود که کسی در مورد اینکه پیچ ها پس از چند روز شکسته شده اند چیزی به او نگفته است که قطعا دلیل خوردگی هیدروژنی این اتفاق افتاده است . معولا شکستهای مرتبط با ساخت خیلی سریع اتفاق می افتند . اما Carmen که مدرس خوردگی هیدروژنی در موسسه آموزشی اتصالات می باشد . مقامات حمل . نقل در کالیفرنیا و واشنگتن را مقصر میداند .، نه تولید کننده پیچ را .
Vertullo می گوید : طراحان محصول خوبی را برای اینکار انتخاب نکرده اند . اندروفریمیر مدیر بخش نقل و انتقالات می گوید: شرکت Day son بر اساس قرارداد عمل کرده و این اشتباه ناشیانه متوجه سفارش دهنده کالا می باشد و اینکه آنها دارند از زیر بار مسئولیت طفره می روند و گناه را به گردن یکدیگر می اندازند ...
اتصالات نوین تولید کننده انواع انکر بولت
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 .