پیچ هوشمند
پیچ هوشمند چیست؟
اگر عاشق فناوری و نوآوری هستید یا اگر با اتصالات صنعتی مانند پیچ سر و کار دارید، خواندن این مقاله جرقه ایده هایی را در ذهن شما ایجاد می کند. سال هاست که به جرات می گوییم هر لحظه آماده شنیدن اخبار ترسناک و غافلگیرکننده هستیم. این تأثیر فناوری بر زندگی روزمره مردم است. در هر زمینه ای که فکرش را بکنید، افرادی هستند که در حال تحقیق و تولید محصولات جدید هستند تا زندگی را آسان تر کنند.
پیچ و مهره های هوشمند انقلابی عظیم به وجود آورده اند
این مبحث شامل تجهیزات و ماشین آلات صنعتی (کلیه صنایع اعم از نفت، گاز، پتروشیمی، ساختمان، راه و ترابری و …) تا تجهیزات پزشکی، خودرو، الکترونیک و سایر رشته ها می باشد. نکته این است که تغییرات در برخی از این حوزه ها نسبتا دیر اتفاق می افتد. این گزینه ها شامل صنایع پیچ و مهره و انواع اتصالات می باشد. اما نکته جالب توجه است، اگرچه مدتی طول کشید، اما در نهایت پیچ هوشمند ( اسمارت بولت) به عنوان یک نوآوری وارد عرصه جدیدی شد. در مقالههای قبلی به تاریخچه ساخت و تولید اتصال دهنده های دیگر مانند پیچ و مهره پرداختیم. تقریباً چندین سال است که هیچ تغییر یا پیشرفت چشمگیری در صنایع ترکیبی صورت نگرفته است. دلیل این امر سادگی و کارآمدی این فناوری با پیشرفت آن است. اما آیا در دنیای امروز نوآوران می توانند تنها به یک چیز بسنده کنند؟
اخیراً شرکتی به نام Stress Indicators Incorporated محصول جدید و نوآورانه ای به نام SMART BOLT (اسمارت بولت) یا همان پیچ هوشمند را با تحقیق و توسعه در زمینه روابط صنعتی توسعه داده و به بازار عرضه کرده است. این شرکت در ابتدا توانست یک نوآوری مهم به نام Visual Indication System را به ثبت برساند. این سیستم می تواند میزان کشش را در یک قسمت خاص اندازه گیری کند. این شرکت در Gaithersburg، مریلند، ایالات متحده آمریکا مستقر است.
هر پیچ چقدر باید سفت شود؟
سوال مهم در استفاده از پیچ و مهره ها اینست که تا چه حد باید سفت شود و اگر بیشتر از حد بیچانده شود چه مشکلی به وجود میآید؟ باید بدانید که پیچ ها نباید خیلی سفت یا شل باشند. این بدان معناست که هر پیچ صنعتی دارای ظرفیت کششی است که باید در نظر گرفته شود. بنابراین، زمانی که پیچ بیش از حد شل باشد، بسته به محل سفت شدن آن، در دراز مدت می تواند خطرناک باشد. به عنوان مثال پیچ هایی که در صنعت خودروسازی، کارخانه های راه آهن و سازه های شهرداری استفاده می شوند، اگر به درستی سفت نشوند، باعث حرکت محوری می شوند و در نهایت باعث لغزش و شکستن پیچ و ایجاد خطر می شوند. خسارات جبران ناپذیری به جان و مال انسان وارد می کند. از طرفی اگر پیچ بیش از حد سفت باشد، فشار زیادی را روی بدنه خود نگه میدارد که میتواند باعث شکستگی (برش پیچ)، ترکخوردگی سطحی و نیروی سنگزنی شود که خطر مرگ و زندگی را به همراه خواهد داشت.
یک پیچ مانند فنر عمل می کند و هنگامی که فنر کشیده می شود، فنر برای بازگشت به حالت اولیه خود نیروی رفت و برگشتی وارد می کند که به آن نیروی کششی می گویند. این نیرویی است که هنگام سفت شدن بیش از حد پیچ ایجاد می شود. پیچ هوشمند ( اسمارت بولت) به پیچی گفته می شود که در آن قطعه ای نشان دهنده میزان کشش در داخل پیچ تعبیه شده است که میزان این کشش را نشان می دهد. این کشش با سفت کردن پیچ شروع به افزایش می کند. این مقدار کشش باید در سطح صحیحی حفظ شود تا پیچ بهترین حالت سفت شدن را داشته باشد. این بدان معناست که پیچ هم در حالت سازه و هم در حالت اتصال در حالت خطر قرار دارد. یعنی پیچ یک مرحله قبل از تغییر رنگ باید سفت شود.
ویژگی پیچهای هوشمند
پیچ ها را می توان تا حدی سفت کرد و البته تا حدی محکم نگه داشت. سفت شدن بیش از حد پیچ ها باعث آسیب به رزوه پیچ یا آسیب به تجهیزات می شود و شل بودن پیچ نیز باعث از بین رفتن قطعات و آسیب به پیچ می شود. بنابراین، دانستن میزان سفت یا شل بودن پیچ ها بسیار مهم است. دانستن این موضوع برای تجهیزاتی مانند کمپرسورها، توربین ها و تجهیزات هوا بسیار مهم است. پیچ های هوشمند این کار را آسان کرده اند. در این مقاله به بررسی پیچ های هوشمند می پردازیم.
پیچ هوشمند پیچی است با نشانگر میزان کشش داخل پیچ که نشان می دهد پیچ چقدر باید سفت شود تا قطعه آسیب نبیند. یکی از راه های ایجاد اتصالات بین اعضای فولادی اتصالات پیچ و مهره اصطکاکی می باشد به این معنی که علاوه بر اتصال تیرها و ستون ها با پیچ، پیچ ها را نیز سفت می کنند تا نیروی اصطکاک در اتصال ایجاد شود. باید از کلید خاصی استفاده کنید که میزان نیروی ایجاد شده را نشان می دهد. حال با طراحی جالب این کلید از مرحله اجرا خارج شده است. این پیچ ها دارای یک درج 12 نقطه ای در انتهای آن هستند که با رسیدن پیچ به مقدار پیش بارگذاری قطع می شود. بررسی پیش بارگذاری این پیچ ها بصری است و نیازی به آچار با گشتاور سنج ندارد.
انواع مختلف پیچ های هوشمند
- پیچ هوشمند علامت دار
پیچ های هوشمند علامت گذاری شده (پیچ هوشمند): این نوع پیچ ها کشش پیچ را اندازه گیری می کنند و به گونه ای طراحی شده اند که روی سر پیچ دارای رنگ قرمز است که نشان دهنده وضعیت در معرض خطر است. هنگامی که پیچ بیش از حد سفت شود، سیاه می شود که ممکن است باعث آسیب شود. به عبارت دیگر پیچ را ببندید تا رنگ قرمز شود (یک مرحله قبل از تغییر رنگ از قرمز به سیاه).
- پیچ هوشمند زائده دار
پیچ هوشمند زائده دار: (TC Bolt) پیچ های هوشمند با درج یا پیچ های تی سی نوعی از پیچ های هوشمند شش ضلعی هستند. با توجه به ساختار و عملکرد این نوع پیچ ها، روش بستن پیچ ها را ساده کرده و سرعت اتصال را افزایش می دهند. از کلید مخصوصی استفاده شد که نیروی ایجاد شده توسط طراحی جالب این نوع پیچ را نشان می دهد. در انتهای این پیچ، یک زائده 12 گوشه وجود دارد که با رسیدن پیچ به مقدار کشش از پیش تعیین شده، می شکند، یعنی اگر پیچ به اندازه کافی سفت باشد، این زائده پاره می شود. باید مراقب بود که این زائده ها تا زمانی که کشش کافی به دست نیامده، خارج نشوند.
مشکلات استفاده از پیچ های کنترل کشش: از نظر قدرت مورد نیاز برای کار، این پیچ و مهره ها ایده آل هستند. نصب آنها فقط به یک نفر نیاز دارد و وقتی به درستی تا شوند، به راحتی با طراحی مناسب قابل استفاده هستند. اگر چه این پیچها راحتتر مونتاژ میشوند، اما پیچهای T-C در صورتی که برای مدت طولانی در سازه کشیده نشوند، میتوانند مشکلاتی را ایجاد کنند. دو مشکل احتمالی وجود دارد. یکی اینکه پیچ ها و مهره ها در معرض محیط قرار می گیرند و باعث از بین رفتن روغن و زنگ زدگی آنها می شود که سفت شدن پیچ ها را سخت می کند. دیگر اینکه ممکن است پیچ و مهره ها به درستی نصب نشده باشند، اصطکاک و خوردگی ممکن است نصب پیچ و مهره را سخت تر کند و پیچ ها شکسته شوند.
مطلب مرتبط: پیچ شش گوش
اجزای این پیچ های هوشمند چیست؟
به راحتی می توان فراموش کرد که سازه هایی مانند پل ها، توربین های بادی و داربست ها توسط پیچ هایی در کنار هم نگه داشته می شوند که ممکن است با نتایج فاجعه آمیزی از بین بروند. سیستم جدید Smart Screw Connection برای هشدار دادن به مقامات قبل از وقوع آن طراحی شده است. این راهاندازی توسط دانشمندان گروه فناوریهای اینترنت شناختی برتر آلمان ایجاد شده است، تعجب آور نیست که از یک پیچ و یک واشر تشکیل شده است.
با این حال، واشر دارای یک سنسور فشار ساخته شده از یک لایه نازک پیزورزیستیو به نام DiaForce است. هنگامی که پیچ در ابتدا سفت می شود، آن نیروی پیش بار را در سه نقطه مختلف ثبت می کند. اگر متعاقباً نیرو در هر یک از آن نقاط تغییر کند به دلیل شل شدن پیچ مقاومت الکتریکی تغییر می کند. به محض اینکه چنین تغییری رخ دهد، توسط یک ماژول رادیویی در سر پیچ شناسایی می شود. این ماژول یک سیگنال هشدار رمزگذاری شده را به یک ایستگاه پایه نزدیک منتقل می کند، که می تواند توسط پرسنل تعمیر و نگهداری از راه دور از طریق اینترنت قابل دسترسی باشد. در واقع، با استفاده از یک پورتال آنلاین، امکان بررسی وضعیت هر اتصال پیچ هوشمند ( اسمارت بولت) در یک شی معین، در هر زمان وجود دارد.
در نسخه نمونه فعلی سیستم، تمام انرژی مورد نیاز برای واحد پیچ یا واشر توسط یک ژنراتور ترموالکتریک یکپارچه تولید میشود، که اختلاف دما بین سر پیچ و محیط را برای تولید جریان الکتریکی مهار میکند. گفته میشود، در مکانهایی که نور خورشید کافی وجود دارد، این سیستم میتواند از انرژی خورشیدی استفاده کند.
سرپرست پروژه گفت: “این سیستم نظارت از راه دور به ما اجازه می دهد تا برای اولین بار، پایداری زیرساخت های حیاتی ایمنی را در همه زمان ها، حتی از راه دور، زیر نظر داشته باشیم و هر پیچ مربوطه را به درستی بررسی کنیم. این یک دارایی مهم از نظر ایمنی است. هنگام بازرسی یک پل یا توربین بادی، نیازی به مهندس نیست که در محل حضور داشته باشد و هر پیچ را جداگانه بررسی کند، زیرا تمام داده ها از طریق رادیو به ایستگاه خدمات منتقل می شود.”
مزایای پیچ های هوشمند چیست؟
- بازرسی بصری پیچهای هوشمند تا 10 برابر سریعتر و ایمن تر است.
هنگامی که بسیاری از پیچ ها نیاز به بازرسی دارند، کاهش زمان مورد نیاز برای بازرسی هر پیچ ارزش قابل توجهی دارد. بازرسی بصری پیچ های هوشمند بدون دست انجام میشود. در مواردی که دسترسی به پیچ و مهره ها دشوار است یا تحت ولتاژ الکتریکی قرار دارند، بازرسی چشمی کارگر را قادر می سازد تا بدون دست زدن به پیچ ها، بازرسی را انجام دهد و این مدل بازرسی ایمنی کار را ترویج میدهد برای مثال گاهی اوقات پیچهای هوشمند یا حتی پیچهای دیگر در مکانهای خطرناک قرار میگیرند و اطمینان از اینکه پرسنل در معرض خطر قرار نمیگیرندبسیار ضروری است.
- بازرسی بصری پیچ دقیق تر است.
روشهای بازرسی سنتی اغلب از اندازهگیری گشتاور استفاده میکنند که به دلیل عوامل اصطکاک پنهان میتواند غیرقابل اعتماد باشد. پیچ هوشمند با اندازه گیری مستقیم کشش پیچ این محدودیت را دور می زند.
مزایای اقتصادی:
- صرفهجویی در طراحی و در نتیجه آن قابلیت استفاده مجدد از پیچ های هوشمند
- صرفه جویی در مراحل مونتاژ
- صرفه جویی در هزینه و زمان تعمیر و نگهداری پیچ هوشمند
- طول عمر طولانی
- مناسب برای تجهیزات سنگین معدن و تجهیزات ماشین سازی و ماشین آلات صنعتی