Болты повышенной нормальной и грубой точности рассчитывают на что: Болты, высокопрочные болты, соединения болтами различной точности

alexxlab | 27.09.1997 | 0 | Разное

Содержание

Болты, высокопрочные болты, соединения болтами различной точности

   Болты широко используют для соединения металлических конструкций. Это простой и надёжный способ соединения, который исторически возник раньше сварки. Болт  состоит из головки, гладкой части стержня и нарезной части. Выделяют болты грубой точности, нормальной, повышенной точности, а также высокопрочные, самонарезающие и анкерные (фундаментные) болты.
   Болты грубой точности ГОСТ 15589-70 и болты нормальной точности ГОСТ 7798- 70  штампуются из круглой углеродистой стали. Отличаются они допусками на отклонение диаметра болта от размера по чертежу (для болтов грубой точности отклонения составляют 1 мм, для нормальной точности – 0,52 мм). Отверстия под такие болты на 2-3 мм. больше диаметра болта. Соответственно получается неплотная посадка болта в отверстие, что упрощает образование соединения. Это является значительным преимуществом для болтов такого типа. С другой стороны неплотная посадка болта увеличивает деформируемость соединения при его работе на сдвиг. Поэтому болты нормальной и грубой точности рекомендуется ставить там, где они работают на растяжение, а не на сдвиг, или являются крепёжными элементами. Широкое применение болты такого типа находят в монтажных соединениях.

   Болты повышенной точности ГОСТ 7805-70 изготавливаются из углеродистой стали и, как болты нормальной точности, аналогичные классы прочности. Диаметр отверстия под болты повышенной точности не должен отличаться больше, чем на +0,30 мм от диаметра самого болта. Таким образом, образуется плотные соединения, которые  хорошо работают на срез. С другой стороны, недостаточность стягивающих сил по сравнению с высокопрочными болтами ухудшает работу соединения. Также высокая точность изготовления болтов повышенной точности приводит к повышению их стоимости. Поэтому соединения с использованием высокоточных болтов применяются только при необходимости.
   Высокопрочные болты ГОСТ 22353-77 и ГОСТ 22356-77 – фрикционные или сдвиго-устойчивые изготовляются из углеродистой стали или из легированной стали и в уже готовом виде подвергаются термической обработке.
  Высокопрочные болты принадлежат к болтам нормальной точности. Как и обычные болты нормальной точности их ставят в отверстия с немного большим диаметром, но гайки к ним затягивают специальным тарировочным ключом, что позволяет контролировать натяжение болтов. Благодаря большой силе натяжения болта обеспечивается хорошая монолитность соединения. И высокая сила трения между скрепляемыми деталями препятствует сдвигу элементов относительно друг от друга. Поэтому для увеличения сил трения поверхности элементов очищают от масла, грязи и  ржавчины и не окрашивают.

   Метизный завод КМЗ Сибмаш выпускает болты любой степени точности, в также высокопрочные болты.

 

Вопрос 27. Виды болтов, применяемых в металлических конструкциях. Болтовые соединения. Заклепочные соединения. Болтовые соединения

В соединениях металлических конструкций применяют болты грубой и нормальной точности, повышенной точности

, высокопрочные и анкерные.

Болты грубой, нормальной точности

Эти болты ставят и отверстия на 3 мм больше, чем диаметр болта, благодаря чему он легко устанавливается даже при небольшом несовпадении центров отверстий. Этим определяется преимущественное применение болтов грубой и нормальной точности в монтажных фиксирующих соединениях при работе на растяжения. При взаимном сдвиге соединяемых элементов эти болты дают довольно деформативное соединение, так как диаметр отверстий существенно больше диаметра болтов, поэтому их иногда называют черными.

Болты повышенной точности

Диаметр отверстий для этих болтов принимается равным их диаметру (без плюсовых допусков для болта и минусовых допусков для отверстия не допускается). Поверхность ненарезной части болта и поверхность отверстия должна быть гладкой. Болты в таких отверстиях «сидят» плотно и хорошо воспринимают сдвигающие силы; однако недостаточно сил, стягивающих пакет, ухудшает его работу по сравнению с соединениями на высокопрочных болтах или на заклепках.

Болты повышенной точности обеспечивают плотное малодеформативное соединение – их называют чистыми болтами. Сложность изготовления и постановки болтов повышенной точности привела к тому, что соединения на таких болтах применяется редко.

Высокопрочные болты

Изготовляются из углеродистой стали 35 или из легированных сталей 40Х , 40ХФА и 38ХС и термически обрабатывают уже в готовом виде. Высокопрочные болты, как и болты нормальной точности, устанавливают в отверстия диаметром на 3 мм большие, чем их диаметр, но их гайки затягивают тарировочным ключом, позволяющим создавать и контролировать большую силу натяжения болтов. Такая сила натяжения болта плотно стягивает соединяемые элементы и обеспечивает монолитность соединения. При действии на такое соединение сдвигающих сил между соединенными элементами возникают силы трения, препятствующие сдвигу этих элементов относительно друг друга.

Таким образам высокопрочный болт, работает на осевое растяжение, обеспечивается передачу сил сдвига трением между соединенными элементами, именно поэтому подобное соединение часто называют

фрикционными. Для увеличения силы трения поверхностей элементов в месте стыка очищает от грязи, масла, ржавчины, и окалины.

Анкерные болты

Применяют для крепления баз (башмаков) колонн и стоек к фундаментам.

Заклепочные соединения

Применяются с начала позапрошлого столетия; они надежно работают при статической и динамической нагрузках. Однако перерасход металла в соединениях и их большая трудоемкость по сравнению со сваркой ограничили область применения.

1 – замыкающая головка; 2 – закладная головка

1) – с полукруглой головкой; 2) – с потайной головкой; 3) – с полупотайной

Заклепки в стальных конструкциях различаются по форме закладной и замыкающей головок. Замыкающая головка образуется деформированием выступающей части стержня заклепки. Клепка может выполняться
горячим
и холодным способом.

При горячем способе замыкающая головка образуется в нагретом до температуры примерно 800-1000°С, стержне с помощью пневматического молотка.

При холодной клепке замыкающая головка образуется в ненагретом стержне при помощи мощных клепальных скоб. Сила, стягивающая пакет, при холодной клепке в 2-3 раза меньше, чем при горячей, так как пакет сжимается только усилием клепальной скобы; в процессе горячей клепки заклепка при остывании укорачивает и плотно стягивает пакет (растягивающие напряжения в заклепки достигают 10-15 кН/см.

В конструкциях из алюминиевых сплавов также применяют болты нормальной и повышенной точности. Их изготовляют из алюминиевых сплавов; форма и размеры их такие же, как и у стальных.

Высокопрочные болты для конструкций из алюминиевых сплавов изготовляют из стали. При постановке высокопрочных стальных болтов недопустим непосредственный контакт стали и алюминиевых сплавов, так как в местах соприкосновения возникает интенсивная электрохимическая корразия. В этих случаях шайбы высокопрочных болтов должны быть кадмированы или оцинкованы, а часть стержня болта, находящаяся в соединяемом пакете, обмотана изоляционной лентой (или кадмирован, или оцинкован весь болт).

Соединение болтовое на срез – Энциклопедия по машиностроению XXL

В силовых конструкциях, когда болт работает на срез, сбег резьбы обычно убирается в шайбу (рис. 212). Если же резьба заходит в соединяемые детали, прочность соединения уменьшается, а это потребует увеличения толщин соединяемых деталей, что приведет к утяжелению конструкции и перерасходу материала. На рабочих чертежах деталей узлов с болтовыми соединениями, работающими на срез, дают предварительные отверстия под болты. Эти отверстия развертываются до нужного диаметра совместно при сборке в соединяемых деталях.  [c.281]
Такие расчеты называются расчетами на сдвиг или срез (для дерева и бетона применяется также термин скалывание). Примером соединений, рассчитываемых на срез, являются заклепочные, болтовые и сварные соединения.  
[c.83]

Марки материалов болтов болтовых соединений, работающих на срез И растяжение  [c.18]

Кроме расчетов на прочность при чистом сдвиге иа практике весьма. часто производят расчеты на прочность по касательным напряжениям, независимо от того, по каким площадкам они действуют по площадкам чистого сдвига или по любым другим площадкам. Такие расчеты называются расчетами на сдвиг или срез (для дерева и бетона применяется также термин — скалывание). Примером соединений, рассчитываемых на срез, являются заклепочные, болтовые и сварные соединения.  [c.73]

Заклепочные и болтовые соединения рассчитываются на срез и на смятие. Рассмотрим, как проводится расчет в зависимости от конструктивного оформления соединения. Простейшим заклепочным или болтовым соединением является стык двух листов, осуществленный внахлестку (рис. 64). Как уже отмечено выше, каждая заклепка в таком стыке срезается по площади поперечного сечения  

[c.103]

Болтовые и заклепочные соединения рассчитывают на срез и на смятие. Рассмотрим, как выполняется расчет в зависимости от конструктивного оформления соединения.  [c.180]

Тип конструкций и материалы Марки материалов заклепок Марки материалов болтов и гаек болтовых соединений, работающих на срез и растяжение Л(арки материалов болтов, гаек и шайб высокопрочных предварительно напряженных болтовых соединений Минимальная температура эксплуатации  [c.12]

Болтовые и заклепочные соединения рассчитываются на срез  [c.76]

Разрущение детали при деформации сдвига называют срезом. Подобное разрушение можно наблюдать, например, в болтовых и заклепочных соединениях (рис. 12.2) и при деформации кручения валов. Условие прочности детали, работающей на срез, имеет вид  [c.143]

Болтовые и заклепочные соединения (рис. 4.4) рассчитываются на срез (сдвиг) и смятие стержня болта или заклепки. Кроме того, производится проверка соединяемых элементов на разрыв по ослабленному сечению.  

[c.92]

Пример 4.1. Проверить прочность шарнирного болтового соединения, изображенного на рис. 4.7. Растягивающая сила Р = 14Г. Допускаемые напряжения на растяжение стержня и проушин [а] = 1400 кГ/см на срез [t] =  [c.95]

Второй используемый тип соединений — косой замок , в котором слои композиционного материала накладываются на металлический элемент, имеющий вид клина. Болтовые отверстия делаются в металле, усилия передаются композиционному материалу через клей, работающий на срез.  [c.101]


Имеются сведения [150], что болтовые и клепаные соединения боралюминия с боралюминием, а также с алюминиевыми и титановыми сплавами имели прочность на срез 14 кгс/мм , прочность на смятие от 59 до 84,4 кгс/мм .  
[c.197]

Основными для заклепочных и болтовых (срезных) соединений являются расчеты на срез заклепки и смятие поверхности отверстия в листе.  [c.51]

Болтовые соединения. Соединение отдельных деталей на болтах и шпильках имеет самое широкое распространение при монтаже котельного оборудования. Виды болтовых соединений чрезвычайно многообразны, начиная от соединения на черные болты, заполняющие отверстие с зазорами, и кончая точеными болтами, входящими в отверстие вплотную и работающими на срез.  [c.152]

Подобно заклепкам на срез и смятие рассчитывают также шарнирные болты в проушинах и болтовые соединения обычного типа.  [c.327]

В. Подобно заклепкам, на срез и на смятие работают также шарнирные болты в проушинах и болтовые соединения обычного типа, расчет которых не отличается от расчета заклепочных соединений.  [c.153]

Из условий прочности стали на срез и смятие определить величину допускаемой нагрузки Р, которую можно приложить к тяге болтового соединения, изображенного на рисунке, при допускаемых  [c.74]

Через стальной валик болтового соединения передается усилие Р=48 т (см. рисунок). Из условий прочности валика на срез и смятие, а также листов — на растяжение определить необходимый диаметр валика и размеры сечения листов (Ь, и t ) при  [c.75]

Общепринятых норм на конструирование подобных образцов-соединений и проведения их испытаний не существует. Опыт диктует необходимость соблюдения некоторых геометрических соотношений в болтовых стыках и заклепочных соединениях. Рекомендуется первый ряд болтов располагать на расстоянии от края листа (плиты), равном не менее двух диаметров болта и применять не более 5—6 рядов болтов шаг болтов должен быть не менее трех диаметров во избежание возникновения заметного изгиба болты, работающие на срез, следует устанавливать в отверстия без зазора или с небольшим натягом. При испытании на срез заклепочных соединений необходимо учитывать, что, с одной стороны, одиночная расклепанная заклепка увеличивает нагрузку при срезе вследствие заметного увеличения ее диаметра при заполнении отверстия и некоторой нагартовки при осадке, с другой стороны — использование заклепок с диаметром, большим трех толщин склепываемых листов при односрезном соединении и большим полутора толщин при двухсрезном соединении, снижает нагрузку в результате повышенного смятия. Шаг заклепок принимается равным 20—30 толщинам листа, расстояние от края листа до центра отверстия должно быть больше, чем 2—3. диаметра заклепки.  [c.47]

Болтовое соединение — один из наиболее распространенных способов стыковки различных элементов конструкции. Основная цель механических испытаний болтовых соединений состоит в оценке их фактической конструкционной прочности. В соответствии с условиями службы болтов получили распространение механические испытания соединений с болтами, работающими на растяжение, и стыков с болтами, работающими на срез. В последнем случае при испытаниях на усталость разрушение часто (особенно в односрезных стыках) происходит по отверстиям, тогда как в стыках с растянутыми болтами разрушается болт.  [c.239]

Прочность болтовых соединений, воспринимающих продольные силы (без изгиба), проверяют по следующим формулам на срез  [c.103]

Практические расчеты на сдвиг охватывают проверку прочности деталей конструкций, служащих для скрепления отдельных элементов системы, и подбор их сечений на срез и скалывание. Таковы, например, сварные, заклепочные и болтовые соединения, деревянные врубки элементов стропильных ферм, составные балки на клеях, шпонках или болтах и т. д. При расчете этих соединений должно быть соблюдено условие, требующее, чтобы действительное напряжение среза или скалывания не превосходило допускаемого напряжения, т. е.  [c.76]

Монтажные стыки и соединения рекомендуется проектировать болтовыми. В монтажных стыках элементов, для которых не допускается большая податливость (например, в стыках мачт и стрел значительной длины, работающих на изгиб), при работе болтов на срез следует применять двухсрезные болты (ГОСТ 7817—62) повышенной точности.  [c.34]


Следовательно, неподвижность соединения обеспечивается лишь при некоторой нагрузке, меньшей расчетной при дальнейшем увеличении нагрузки соединяемые элементы сдвигаются относительно друг друга и болты начинают работать фактически на срез. Если в промышленных сооружениях сдвиги в болтовых соединениях могут приводить к нарушению целости стеновых заполнений и перекрытий, то в опорах линий электропередачи сдвиги в узлах, которые в среднем измеряются разностью номинальных диаметров отверстия и болта, допустимы.  [c.189]

Основной вид работы заклепочных и болтовых соединений — работа на сдвиг. При этом заклепки и болты могут разрушаться от перерезывания их стержней по плоскостям среза или от смятия поверхностей отверстий сопрягаемых элементов (рис. 31). Силы смятия вызывают выкол листа между отверстиями или между отверстием и краем элемента (рис. 31,в). Кроме того, заклепочные и болтовые соединения работают на растяжение.  [c.51]

При проверочном расчете болтовых соединений фланцевых муфт следует учитывать, что половина общего числа болтов ставится в отверстия без зазора, поэтому достаточно проверить только их на срез условие прочности  [c.170]

Расчет болтовых и заклёпочных соединений. Заклепки и болты грубой, нормальной и повышенной точности по плоскостям сопряжений элементов работают на срез, по боковым поверхностям— на смятие соединяемых элементов, а при продольной силе, приложенной вдоль стержня заклепки или болта —на растяжение (рис. 3.8). Соединение рассчитывают по формулам прочности из условий первой группы предельных состояний на срез заклепок и болтов  [c.70]

Расчет на срез болтов является условным опыт показывает, что разрушение болтовых соединений происходит от изгиба болта, сопровождаемого сильным местным смятием древесины (рис. 3-21).  [c.105]

Кроме того, проверяют сохранность и надежность болтовых соединений. Болты должны быть затянуты до отказа. Суммарный радиальный зазор между болтом, работающим на срез, и стенкой в металлоконструкциях должен быть не более 0,3 мм.  [c.239]

В строительных конструкциях расчет болтовых соединений на срез производится по формуле  [c.48]

Расчет соединений. Соеболтовые соединения рассчитываются на срез и смятие по формулам (2.76) и (2.77) табл, 2 53 с заменой в этих формулах Л на Ыц и Л на 7 . Вели-ЧИ1НЬ1 N6 определяются по тем же формулам, что и N3 (табл. 2.54), а по табл. 2.63. В формулах (2.76) и (2.77) диаметр поставленной заклепки заменяется дна-, метром стержня болта. На растяжение болты рассчитываются по формуле  [c.93]

Для оценки чувствительности материалов резьбовых деталей к скорости нагружения проведен ряд экспериментальных исследований. В статье Р. Элая [29] представлены результаты исследования прочности при испытаниях на растяжение и срез болтовых соединений в условиях высокоскоростного нагружения. Скорость нагружения при растяжении изменяли в пределах от 68 до 15 х X 10 Н/с, а при испытаниях на срез —до 27-10 Н/с. Испытывали болты 3/16″ длиной 32 мм, изготовленные из латуни (а = = 570 МПа) и стали (Ов = 680 МПа). Гайки высотой Я = 3,2 мм были изготовлены также из стали и латуни. Расстояние между головкой болта и гайкой составляло 25,4 мм. Испыта ия на срез проводили для двухсрезных соединений. Показания при малых скоростях нагружения регистрировали с помощью самописца, при высоких скоростях — катодного осциллографа.  [c.176]

Кронштейн из толстого стального листа передает на стальную колонну вертикальное усилие Р=3000 кг посредством болтового соединения, показанного на рисунке. Болты работают на одиночное перерезывание. Их диаметр 23 мм. Допускаемое напряжение на срез 1000 Kzj M . Каков допустимый разрез выноса консоли в  [c.103]

Хотя нет необходимости проверять стандартные муфты на прочность, однако для учебных проектов рекомендуется выполнение проверочных расчетов, например, для втулочных муфт со щтифтовыми соединениями — проверка штифтов на срез, со шпоночными и шлицевыми соединениями — проверка этих соединений по формулам главы VHI при расчете болтовых соединений фланцевых муфт следует учитывать, что половина общего числа болтов устанавливается в отверстия без зазора, поэтому достаточно проверить только их на срез по условию прочности  [c.272]

Заклепочные и болтовые соединения, стр. 238, 294 (DIN 265, листы 1 и 2, заклепки и заклепочные соединений). Пределом напряжения на срез при спокойной нагрузке дла заклепочной стали st 34 (DIN 1613, сгр. 1050 табл. 12) принимается ffg=0,8-1400= 1120 кг/с.я только для главных усилий и =0.8-1600 = 1260 для главных и дополнительных усилий вместе. Эти значения относятся к обработанным болтам. Для черных болтоа допускается только / от этих значений. Заклепки и болты, которые рассчитываются с учетом главных и дополнительных усилий, должны испытывать от главных усилий такое напряжение, которое допустимо для главных усилий без учета дополнительных. Допускаемое напряжение на смятие в отверстиях вдвое больше допускаемого напряжения на срез Rg.  [c.745]

Болтовые соединения широко применяют при изготовлении и ремонте грузоподъемных кранов для крепления узлов, механизмов, монтажных соединений металлоконструкций, подтележеч-ных рельсов. В болтовых соединениях используют болты следующих типов обычные нормальной или грубой точности болты повышенной точности (чистые) и высокопрочные, изготовленные на специализированных предприятиях по соответствующим стандартам. Болты нормальной или грубой точности хорошо работают на растяжение, но при работе на срез могут применяться только в неответственных соединениях. Усилие затяжки в соединениях чистыми болтами создается за счет смятия и среза болтов, а в соединениях высокопрочными болтами — силой трения, возникающей между соприкасающимися плоскостями элементов от натяжения болтов.  [c.63]


В основу расчета болтовых соединений положено допущение, что действующая на соединение продольная сила распределяется между болтами равномерно. Неравномерность распределения продольной силы между болтами, всегда существующая в многоболтовых соединениях, при их расчете на срез и смятие учитывается введением Рис. более низких расчетных сопротивлений.  [c.189]

Болтовые соединения, как и сварные, находят широкое применение в металлических конструкциях. Они применяются в монтажных и рабочих соединениях сборноразборных и стационарных конструкций. Их достоинство простота и надежность соединения недостатки повышенный расход металла на конструкцию вследствие ослабления сечения сопрягаемых элементов отверстиями, податливость (деформативность) соединения ввиду наличия зазоров между болтом и отверстием. В настоящее время используют соединения с высокопрочными болтами, работающими на срез и на растяжение. Достоинством этих соединений является их меньшая деформативность, однако трудоемкость такого соединения возрастает.  [c.39]

Но при этом существенно то, что имеются специальные гостиро-ванные рекомендации для назначения допускаемых касательных напряжений в расчетах на срез болтовых, заклепочных и сварных соединений. В ответственных случаях требуется особый подход к оценке возможного смятия болтов, которое происходит за счет действия контактных напряжений между поверхностями болта и соединяемых листов.  [c.93]

Болтовые соедннеяия. Обычные болы типа показанного на рис. 5.15, б рассчитываются, так же как и заклепки, на срез и еа смятие по соответствующим формулам. Особенность представляет расчет высокопрочных болтов, применяемых во фрикционных соединениях, где благодаря нормируемому натяжению болта, достигаемому путем завинчивания гайки динамометрическим ключом, создается сжатие пакета листов онлой Рв (рис. 5.16). Прв  [c.152]

Заклепочные болтовые соедпевш. В клепаной балке (рис. 7.11) взаимное скольжение поясов и вертикальной стенки или горизонтального листа пояса и уголков устраняется за счет работы заклепок на срез и на смятие (см. 5.8). Наибольшие усилия, действующие на заклепки, будут возникать в соединении пояса и вертикальной стенки. Погонное сдвигающее усилие Т примем постоянным но длине шага расстановки заклепок а. Тогда силу, действующую на одну заклепку, получим как произведение Та, после чего составим условие прочности в вцде  [c.210]


Болтовые соединения


Типы болтов. На болтах обычно соединяют металлические, реже железобетонные конструкции. Для соединения металлических конструкций применяют следующие типы болтов: нормальной, грубой, повышенной точности и высокопрочные с соответствующими гайками и шайбами.

Болты грубой точности штампуют из круглой углеродистой стали диаметром не более 20 мм. Их ставят в отверстия с зазором 2-3 мм. Такие болты имеют повышенную деформативность и в многоболтовых соединениях плохо работают на срез, поэтому не допускается применение их в соединениях со знакопеременными усилиями. Болты грубой точности применяют, как правило, в узлах с опиранием одного элемента на другой, с передачей через опорный столик, а также в соединениях, где они не работают или работают только на растяжение.

Болты повышенной точности обрабатывают обточкой на токарном станке с допуском + 0,1 мм. Такие болты изготовляют диаметром 10-48 мм и длиной до 300 мм.

Высокопрочные болты (иначе их называют фрикционными) предназначены для передачи усилий, действующих на соединение, посредством трения. Такие болты изготовляют из высокопрочных сталей и термически обрабатывают в готовом виде. Болты ставят в отверстия, на 2-3 мм превышающие диаметр болта, но гайки затягивают тарировочным ключом. Такие соединения просты, но достаточно надежны и применяются в ответственных сооружениях.

Диаметры для болтов повышенной точности назначают равными номинальным диаметрам болтов. Отверстия для таких болтов имеют только плюсовые отклонения, что обеспечивает установку болта без затруднений. В отличие от болтов нормальной и грубой точности рабочая часть стержня болта повышенной точности не имеет нарезки, что обеспечивает достаточно полное заполнение отверстия и хорошую работу на срез. Чтобы отличить высокопрочные болты от других, на их головку наносят выпуклую маркировку.

Сборка соединений. Сборка болтовых соединений включает в себя следующие операции: подготовка стыкуемых поверхностей, совмещение отверстий под болты, предварительное стягивание соединяемых деталей стыка, рассверливание отверстий (при необходимости) до проектного размера, установка болтов и окончательная сборка.

Подготовка стыкуемых поверхностей заключается в очистке сопрягаемых элементов от ржавчины, грязи, масла и пыли. Кроме того, выправляют неровности, вмятины, погнутости, а также удаляют напильником или зубилом заусенцы на кромках деталей и отверстий. Особенно тщательно эти операции выполняют при соединении деталей на высокопрочных болтах, где плотное примыкание всех стыкуемых элементов является одним из основных условий надежности работы болтового соединения.

Соединяемые поверхности очищают сухим кварцевым или металлическим песком с помощью пескоструйной установки; обжигом газовыми горелками, стальными щетками, химической обработкой.

Пескоструйная очистка эффективнее других способов, так как обеспечивает высокий коэффициент трения стыкуемых поверхностей, однако этот способ наиболее трудоемок.

Наиболее часто применяют огневой способ обработки с использованием универсальных горелок, которые работают как на природном газе, так и на кислородно-ацетиленовой смеси, и создают температуру 1600-1800 °С, что обеспечивает сжигание жировых пятен и отслаивание окалины и ржавчины.

Один из способов очистки болтов, гаек и шайб заключается в том, что их погружают в бак с кипящей водой, а затем в емкость, заполненную неэтилированным бензином с 10-15% минерального масла. После испарения бензина на поверхности метизов остается тонкая сплошная пленка смазки.

Точность совмещения отверстий монтажных деталей достигается с помощью проходных оправок, представляющих собой стержень с цилиндрическими частями. Диаметр оправок должен быть на 0,2-0,5 мм меньше диаметра отверстия.

Для фиксации взаимного расположения монтируемых элементов и предупреждения их сдвига 1/10 общего числа отверстий заполняют пробками, диаметром равным диаметру отверстий. Длина пробок должна превышать суммарную толщину соединяемых элементов. После постановки пробок оправки выбивают. Пакеты соединяемых элементов стягивают постоянными или временными болтами, которые ставят через каждое третье отверстие, но не реже чем через 500 мм.

Отверстия сверлят ручными пневматическими и электрическими машинами.

Пневматические машины бывают прямые, применяемые для работы в местах, где нет ограничений по габаритам, и угловые, приспособленные для работы в стесненных местах. Пневматическими установками рассверливают отверстия диаметром до 20 мм.

Электрические машины работают от сети переменного тока напряжением 220 В. На открытом воздухе такие машины применяют в комплекте с защитно-отключающим устройством, а в закрытых сухих помещениях – заземляют, монтажник работает электрическими инструментами в перчатках и стоя на резиновом коврике. Наиболее безопасны машины – с двойной изоляцией; их можно применять без дополнительных мер защиты и при работе на открытом воздухе.

После рассверливания отверстий, свободных от сборочных болтов, болты вывинчивают, а на их место ставят постоянные болты.

Гайки всех болтов (постоянных и временных) закручивают ручными ключами (обычными или трещоточными). При этом один рабочий удерживает головку болта от вращения, а второй затягивает гайку. На болтах нормальной и повышенной точности устанавливают шайбы – одну под головку болта и не более двух – под гайку. При большом числе болтов в одном соединении применяют электрические гайковерты. Болты устанавливают от середины стыка к краям. Со стороны гайки должно оставаться не меньше одной нитки резьбы с полным профилем. Качество затяжки проверяют, постукивая болты молотком массой 0,3-0,4 кг. При этом болты не должны смещаться и дрожать.

От самоотвинчивания гайки предохраняют контргайками или пружинными шайбами. Однако при динамических и вибрационных нагрузках этих мер недостаточно, поэтому в процессе эксплуатации следует систематически контролировать состояние монтажных соединений и подтягивать гайки на ослабевших болтах.

Соединения на высокопрочных болтах бывают сдвигоустойчивые и с несущими болтами. В сдвигоустойчивых соединениях болты непосредственно не участвуют в передаче усилий: все усилия, приложенные к сопрягаемым элементам, воспринимаются только за счет сил трения, возникающих между плоскостями сдвига. В соединении с несущими болтами наряду с силами трения между плоскостями сдвига в передаче усилий участвуют и сами болты, что позволяет повысить несущую способность одного болта в 1,5-2 раза по сравнению с болтом в сдвигоустойчивых соединениях.

Поверхности соединяемых элементов в этих случаях обрабатывают, как под обычные болтовые соединения. Перед постановкой болтов, шайб и гаек удаляют консервирующую смазку. Для этого их в решетчатой таре опускают в кипящую воду, а затем в емкость со смесью 15% минерального масла и 85% неэтилированного бензина.

При сборке, монтаже металлоконструкций особое внимание уделяют натяжению соединяемых элементов. Существует несколько способов определения усилий натяжения болтов. На строительной площадке часто применяют метод косвенной оценки усилий натяжения через крутящий момент, которых необходимо приложить к гайке.

Крутящий момент М определяют из выражения: М = КР·а, где Р – Усилие натяжения болта, Н; d – номинальный диаметр болта, мм; К – коэффициент закручивания болта.

Натяжение болтов контролируют выборочно: при числе болтов в соединении до 5 – все болты, при 6-20 – не менее 5 болтов и при большем числе – не менее 25 % болтов в соединении. Если при контроле обнаруживается, что хотя бы один болт не удовлетворяет установленным требованиям, то проверяют все болты. Головки проверенных болтов окрашивают, а все соединения зашпаклевывают по контуру.

Методы испытания болтов | Айронкон-Лаб

На болтах, как правило, соединяют металлические и железобетонные конструкции. Испытания болтовых соединений проводят для того, чтобы оценить прочность и другие характеристики крепежа, его устойчивость к различным воздействиям. Проверку должны проводить специалисты аккредитованных строительных лабораторий. Контроль качества соединений выполняется согласно установленным стандартам с применением современного оборудования и измерительных приборов в лабораторных и полевых условиях.

Характеристики и типы болтовых соединений

Для соединения металлоконструкций применяют болты разных классов точности: А, В, и С, при этом Класс А является наиболее точным, а класс С – наименее (ГОСТ ISO 4759-1-2015). Область применения и характеристики болтов различаются:

  • Болты с классом точности А применяются для соединений, в которых отверстия просверлены на проектный диаметр в собранных элементах, или по кондукторам в отдельных элементах и деталях, или просверлены или продавлены на меньший диаметр в отдельных деталях с последующей рассверловкой до проектного диаметра в собранных элементах.
  • Болты с классом точности В применяются в соединениях, в которых эти болты, преимущественно, работают на растяжение. Их устанавливают в отверстия, диаметр которых на 1-1,5 мм больше диаметра болта.
  • Болты с классом точности С устанавливаются конструктивно без предварительных расчетов. Используют их для отверстий, диаметр которых на 2-3 мм больше диаметра стержня болта.

Сборка болтовых соединений выполняется поэтапно. Сначала подготавливают стыкуемые поверхности, затем совмещают отверстия под крепеж, предварительно стягивают детали стыка, если нужно, рассверливают отверстия до размера, установленного в проекте, монтируют болты и окончательно собирают соединение.

Болтовые соединения применяют повсеместно при монтажных работах, где не используется сварка. Главный тип болтовых соединений – на накладках. В строительстве преимущественно используют многоболтовые соединения. По принципу работы можно разделить соединения на те, в которых отсутствует или, наоборот, возникает сдвиг между соединяемыми элементами. Соединения, где отсутствует сдвиг, выполняют на болтах нормальной, повышенной и грубой точности (классы В, А и С соответственно). Во втором случае крепление делают на высокопрочных болтах.

Прочность соединений напрямую зависит от типа болтов, материала изготовления крепежа и соединяемых конструкций, от метода, которым были образованы отверстия. Отверстия, в свою очередь, выполняют:

  • способом сверления, в этом случае они имеют гладкие края;
  • методом продавливания в прессе, в этом случае возникают надрывы, наклепы и заусенцы металла;
  • способом продавливания с последующим рассверливанием.

Болтовые соединения применяют как в обычных конструкциях, так и в конструкциях, которые воспринимают динамические нагрузки. Не ответственные конструкции работают без полноценной нагрузки. Особо строгих требований по прочности к крепежу таких изделий не предъявляется. К ответственным конструкциям относятся:

  • Механизмы и узлы машин, например, системы передачи, силовые установки, приводы.
  • Капитальные и несущие строительные конструкции.
  • Системы безопасности, в частности, страховочные и такелажные приборы.
  • Транспортные средства и подъемные механизмы.

При проектировании ответственных конструкций обязательно проводят испытания болтовых соединений. Их подвергают расчетам, приводят в соответствие требованиям установленных стандартов. О том, какие испытания проводятся, поговорим дальше.

Классы прочности болтов

Главный параметр, который определяют при оценке качества металла, — это класс прочности. Его указывают в виде двух цифр на головке изделия. Например, рассмотрим болт с классом прочности 10.9. В данном случае 10 – 1/100 номинального значения временного сопротивления разрыву в Н/мм2. Вторая цифра – 9 – это 1/10 отношения номинального значения предела текучести к временному сопротивлению в процентах. Значение предела текучести мы можем получить, перемножив между собой первое и второе значение. Получается, что предел текучести металла данного класса изделия должен быть не ниже 900 МПа.

Виды испытаний болтовых соединений

Болтовые соединения испытывают разными способами, чтобы определить различные параметры и свойства крепежа. Рассмотрим подробнее типы испытаний, которые выполняют специалисты строительных лабораторий.

Испытание на растяжение

Испытание на растяжение проводится по ГОСТ Р 52627 на обработанных образцах. Проверка выполняется для определения ряда механических свойств – предел прочности на растяжение, предела текучести, относительное удлинение при разрыве, относительное сужение при разрыве. При вытачивании образца из болта, прошедшего термообработку с диаметром резьбы, превышающей 16 мм, допустимо уменьшение диаметра стержня не больше чем на 25%. Полученные показатели позволяют достоверно определить класс прочности болта.

При испытании на растяжение целых болтов определяется предел прочности на растяжение. Показатель рассчитывают по площади поперечного сечения. Длина нагруженной резьбовой части при этом должна равняться одному диаметру резьбы. Изделие будет считаться выдержавшим испытание, если разрушение произойдет по резьбе или по стержню. Если разрушится место соединения головки со стержнем, крепеж будет считаться не прошедшим тест. Скорость нагружения определяется свободно движущимся ползуном, но она не должна быть больше 25 мм в минуту. Чтобы избежать бокового нагружения, используют самоцентрирующиеся зажимы разрывного оборудования.

Определение твердости болтовых соединений

При стандартном испытании твердость болтов определяют на головке, стержне или торце, после того как образец подготовят и удалят покрытие. Если показатели превышают максимально допустимый предел, проводится вторичный замер, но уже на поперечном сечении. При этом он выполняется в точке, удаленной от поверхности на половину радиуса и расположенной на расстоянии одного диаметра от торца стержня. Если сомнения остаются, проверка проводится по Виккерсу при HV 0,3. Твердость измеряют на гранях и торцах, которые слегка полируют или шлифуют. Если показатель превышен более чем на 30 единиц, это указывает на науглероживание.

Для болтовых соединений с классом прочности от 8.8 до 12.9 решающей является разность между твердостью поверхности и сердцевины. По ней определяют состояние науглероживания в поверхности болта.

Испытание пробной нагрузкой

Тест проводится в два основных этапа. Сначала выполняется приложение заданной пробной нагрузки, а затем – измерение остаточного удлинения, которое возникает под действием пробной нагрузки.

Нагрузку прикладывают по оси болта на разрывной машине и выдерживают на протяжении 15 секунд. Длина свободной части резьбы, которая находится под нагрузкой, равняется 6 шагам резьбы.

Чтобы измерить остаточное удлинение, просверливают отверстия с конусом 60 градусов по центру болта. Изделие до и после приложения пробной нагрузки устанавливают на призму в измерительный прибор. Внутри прибора находятся измерительные штифы с концами в форме сферы. Чтобы свести погрешность до минимального уровня, при измерениях используют щипцы или перчатки. Длина крепежа после испытания должна оставаться неизменной. Допускается ± 12,5 мкм погрешности. Скорость нагрузки при этом не может превышать 3 мм в минуту. В целях исключения бокового нагружения используется машина с самоцентрирующимися захватами.

Ввиду того, что в ходе испытания на точность результатов оказывают влияние непостоянные величины, наподобие отклонений от прямолинейности, соосности, при первоначальном нагружении показатель удлинения может превысить допустимые значения. Поэтому изделие испытывают повторно, увеличивая нагрузку на 3%. Если после повторного нагружения длина крепежа в сравнении с результатом после первого нагружения не меняется, итог испытания считается удовлетворительным.

Испытание на разрыв по косой шайбе

Испытание болтов на разрыв по косой шайбе проводят в соответствии с ГОСТ Р 52627. Косую шайбу устанавливают под головкой болта. До того, как болт разрушится, проводят испытание на растяжение. Изделие считается прошедшим тест, если разрыв произошел на резьбе или в стержне, но не в месте соединения головки и стержня. При проверке на разрыв придерживаются требований по минимальному временному сопротивлению. Значения варьируются в зависимости от класса прочности болтовых соединений.

Определение ударной вязкости

Испытание выполняют по ГОСТ 9454-78 на образцах с U-образным надрезом, вырезанных из ботов в продольном направлении. Надрезанную сторону располагают близко к поверхности болта. Испытывают изделия с диаметром d>M l6.

Ударному изгибу подвергают стандартный образец в форме призматического бруска, надрез посередине имеет глубину 2 мм, делают его с помощью шлифовального круга. Исследование выполняют на маятниковом копре. Прибор имеет тяжелое основание, на котором установлены две стойки из металла, поддерживающие ось, вращающуюся в шариковых подшипниках.

Во время теста образец кладут на опоры станины копра таким образом, чтобы надрез находился против острия ножа маятника со стороны, которая противоположна удару. Затем маятник поднимают на определенную высоту, фиксируют, а стрелку шкалы ставят на 0. Далее маятник освобождают, он падает, ударяет по образцу. В итоге тот разрушается. Ударную вязкость определяют по отношению работы, поглощенной при разрушении образцов, к площади его поперечного сечения в месте надреза.

Определение прочности соединения головки и стержня

При испытании по головке болта выполняют удары молотком. После нескольких ударов она должна согнуться на угол 90 градусов. При этом трещин в округлении под головкой быть не должно. Болты считают выдержавшими испытания, даже если трещины появятся в первом витке резьбы. Но головка при этом не должна оторваться. Исследованию подвергают крепеж с диаметром d<М16 с недостаточной длиной для проведения исследования на разрыв по косой шайбе. Также тест проводится и для более длинных крепежных изделий, но решающим для них все-таки является испытание на косой шайбе.

Определение коэффициента закручивания

Болтовой комплект устанавливают в специальное устройство, которое фиксирует напряжение в теле болта. Далее болтокомплект затягивают и измеряют усилие натяжения, угол поворота между болтом и гайкой, удлинение изделия, крутящий момент. Коэффициент закручивания вычисляют посредством измерения фактического крутящего момента, который приложен к гайке в момент достижения нормативного растягивающего усилия в теле болта.

При выполнении болтовых соединений на ответственных конструкциях, требования к крепежу чрезвычайно высоки, поэтому результаты испытаний в данном случае должны быть корректными и точными. Чтобы избежать ошибок и получить достоверные сведения о свойствах и характеристиках соединений, необходимо обращаться к профессионалам – в специализированные строительные лаборатории.

Работа и расчет болтового соединения на сдвиг. Болты грубой и нормальной точности. Этапы работы соединений, страница 2

Следует отметить, что работа соединения на срез сильно осложнена неправильностью формы болта и стенки отверстия, поэтому расчет соединения носит условный характер. В многоболтовом соединении различные зазоры  неизбежно приводят к неравномерной работе болтов в соединении, что учитывается при расчете соответствующим коэффициентом условия работы:

а) болты в соединении без контролируемого натяжения условно рассчитываются на срез стержня болта и на смятие основного металла.

Расчетное усилие , которое может быть воспринято одним болтом следует определять по формулам:

          на срез –                         ;                                 (9.1)

          на смятие –                     ,                                 (9.2)     

где  и  – расчетные сопротивления болтовых соединений срезу и смятию; d – наружный диаметр стержня болта;  - расчетная площадь сечения стержня болта;  - наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении;  – число срезов одного болта; γв– коэффициент условий работы соединения.

Количество болтов n  в соединении при действии усилия N следует определять по формуле:

                                        ,                                          (9.3)

где  – меньшее из значений расчетного усилия, воспринимаемого одним болтом;  - коэффициент условия работы конструкции.

б) соединения на болтах с контролируемым натяжением, т.е. на высокопрочных болтах, следует рассчитывать в предположении передачи действующих усилий только через трение, возникающее по соприкасающимся плоскостям соединяемых элементов.

Расчетное усилие , которое может быть воспринято каждой поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом, следует определять по формуле:

                                       ,                                         (9.4)

где  – расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта;  – коэффициент трения, определяемый по таблице в нормах проектирования в зависимости от способов обработки поверхности соединяемых элементов;  – коэффициент надежности, зависящий от характера нагрузки и величины зазора ;  – площадь сечения болта по внутреннему диаметру резьбы;  – коэффициент условий работы высокопрочных болтов, принимаемый по рекомендациям норм.

Количество высокопрочных болтов в соединении определяется по формуле:

                                                 ,                                         (9.5)

где k – количество поверхностей трения в соединении.

Натяжение высокопрочного болта следует производить осевым усилием .

При выполнении проверки соединяемых элементов, ослабленных отверстиями под высокопрочные болты, следует учитывать, что часть усилия, приходящаяся на каждый болт в рассматриваемом сечении, передается силами трения. Требования при определении площади поперечного сечения с учетом ослабления отверстиями изложены в нормах проектирования.

          2. Работа и расчет болтового соединения на растяжение

При работе болтового соединения на растяжение (рис. 9.2) качество отверстий и поверхности болта не влияют на работу соединения. Расчет на растяжение выполняется одинаково для болтов нормальной и повышенной точности, а также для высокопрочных болтов.

Рис. 9.2. Работа болтового соединения на растяжение

Важно отметить, что начальные натяжения болтов не сказываются на их несущей способности при работе на растяжение. Объясняется это тем, что начальное натяжение болта, полученное им при затягивании гайки, является внутренним усилием, уравновешенным силой обжатия пакета соединяемых элементов. Внешняя сила, приложенная к соединению, первоначально должна погасить усилия обжатия (сжатия), и только после этого растягивающее усилие в болте начнет увеличиваться. Таким образом, прочность соединения определяется прочностью материала болтов, их количеством и диаметром и не зависит от величины начального натяжения.

Усилие, которое может быть воспринято одним болтом, определяется по формуле:

                                       ,                                                     (9.6)

где  – расчетное сопротивление болтового соединения растяжению.

Необходимое количество болтов определяется по (9.3).

Расчетное сопротивление материала анкерных (фундаментных) болтов растяжению несколько понижено по отношению к номиналу, что объясняется наличием эксцентриситетов усилий и неравномерной нагрузкой на болты.

Конструирование болтовых соединений

Класс точности болтов

Класс точности болтов
 Класс точности болтов
 Автор vvv


Болтовые соединения широко применяют при монтаже конструкций. Это объясняется простотой выполнения соединения и отсутствием сложного оборудования.

В соединениях стальных конструкций применяют обычные болты (ГОСТ 22356 – 70*), высокопрочные болты (ГОСТ 22356 – 77) и болты анкерные (фундаментные) (ГОСТ 24379.1 – 80). Болты обычные и высокопрочные используют для соединения элементов стальных конструкций друг с другом, а болты анкерные – для присоединения конструкций к фундаменту.

Обычные болты изготовляют грубой. нормальной и повышенной точности или классов точности С. В и А соответственно. Для нерасчетных монтажных соединений следует применять болты класса точности С. а для соединений, воспринимающих расчетные усилия, – болты класса точности В и А.

Болты класса точности С ставят в отверстия, диаметр которых на 2…3 мм больше диаметра стержня болта. При этом достигается легкость постановки болтов в отверстия с небольшой “чернотой”, т.е. с некоторым несовпадением стенок отверстий смежных соединяемых элементов конструкции. При приложении к такому соединению внешнего усилия имеют место значительные перемещения, обусловленные разностью в диаметрах болта и отверстия, а также неодновременностью вступления в работу всех болтов соединения. По этой причине болты класса точности С ставятся конструктивно без расчетов.

Болты класса точности В устанавливают в отверстия, диаметр которых на 1-1,5 мм больше диаметра стержня болта. Поэтому такие соединения менее деформативны по сравнению с соединениями на болтах класса точности С и требуют более высокой точности при образовании отверстий в соединяемых элементах конструкций.

Болты класса точности А устанавливают в отверстия, которые просверлены на проектный диаметр в собранных элементах и их диаметр больше диаметра стержня болта на 0,25 – 0,30 мм, а сами болты имеют только минусовой допуск на диаметр стержня. Такие болты изготовляют точением и поэтому имеют высокую стоимость. При приложении нагрузки к такому соединению все болты практически одновременно вступают в работу и поэтому соединение малодеформативно, однако требует высокой точности исполнения отверстий в соединяемых деталях.

Класс прочности указывают на головке болта выпуклыми цифрами. В зависимости от условий эксплуатации требования к классу прочности болтов дифференцированы.

11.09.05.

Анализ болтовых соединений | Механический калькулятор

ПРИМЕЧАНИЕ. Эта страница использует JavaScript для форматирования уравнений для правильного отображения. Пожалуйста, включите JavaScript.


Болтовое соединение является одним из наиболее распространенных методов соединения. Другие распространенные методы соединения включают заклепки, сварку, запрессовку, штифты, шпонки и клеи. Основные компоненты болтового соединения включают в себя резьбовое соединение, а также соединяемые детали ( зажимные детали ).Болтовое соединение работает, вызывая начальную зажимную силу («предварительную нагрузку») на соединение путем вкручивания крепежного элемента либо в гайку, либо в резьбу, нарезанную на одной из частей. Эта предварительная нагрузка гарантирует, что зажатые детали останутся в контакте и сжатии в течение всего срока службы соединения.

Шайбы обычно используются в соединении и служат многим целям. Они сводят к минимуму погружение головки болта и гайки в зажимаемые детали и облегчают затяжку.Поскольку отверстия под болты могут иметь острые края или заусенцы, для защиты галтели под головкой болта от царапин используются шайбы, поскольку это критическая область, которая может выйти из строя. Шайбы также служат для распределения предварительного натяга и приложенного усилия по большей площади как на головке болта, так и на торцах зажимаемых деталей. Это снижает нагрузку на подшипник, помогает предотвратить проскальзывание и помогает предотвратить повреждение поверхности зажатых деталей.

Содержимое

Размеры резьбы

При анализе соединения необходимо знать характерные размеры как наружной, так и внутренней резьбы.Размер резьбы указывается на основе номинального (наибольшего) диаметра и либо количества витков на дюйм (для унифицированных дюймовых резьб), либо шага (для метрических резьб). Размеры резьбы для крупной и мелкой резьбы можно найти в таблицах, расположенных в любом стандартном справочнике по проектированию станков, а также в таблицах размеров резьбы в Приложении. Шаг, P – расстояние между витками. Когда шаг измеряется в дюймах, он связан с числом витков на дюйм, TPI, следующим образом:

ТПИ = 1/П

Размеры резьбы (внутренняя и внешняя резьба):

Символ Единицы измерения США Единицы СИ
Номинальный (большой) диаметр д ном в мм
Резьба на дюйм ТПИ в -1
Шаг Р в мм

В таблицах ниже приведены уравнения для некоторых интересующих размеров профиля резьбы как для унифицированной дюймовой резьбы, так и для метрической резьбы ISO.В случае метрической резьбы профиль резьбы основан на параметре H, высоте основного треугольника. Значение H связано с шагом резьбы P соотношением:

Внешняя резьба (болт) Размеры:

Уравнение, единицы США [дюймы] Уравнение, метрические единицы [мм]
Малый диаметр
д м.вн = д ном – 1.299038/ТПИ

(Справочник по технике)

d m.ext = d nom − 1,226869·P

(Шигли)

Диаметр шага
d p.ext = d nom − 0,64951905/TPI

(АСМЕ В1.1, раздел 10.1п)

d p.ext = d ном − 0,75·H = d ном − 0,64951905·P

(Справочник по технике)

Размеры внутренней резьбы:

Уравнение, единицы США [дюймы] Уравнение, метрические единицы [мм]
Малый диаметр
д м.int = d nom – 1.08253175/TPI

(ASME B1.1, раздел 10.1s)

d m.int = d ном − 1,25·H = d ном − 1,08253175·P

(Справочник по технике)

Диаметр шага
d pt = d nom − 0.64951905/ТПИ

(ASME B1.1, раздел 8.3)

d п.инт = d ном − 0,75·H = d ном − 0,64951905·P

(Справочник по технике)

Внешняя резьба (болт) Участки:

В приведенных выше таблицах единицы измерения США указаны в дюймах, а метрические единицы — в миллиметрах.

Предварительная нагрузка

Болты устанавливаются с предварительным натягом, который обеспечивает зажатие и сжатие элементов соединения в течение всего срока службы соединения. Предварительная нагрузка также важна для суставов с циклически прикладываемой нагрузкой. Предварительная нагрузка увеличит среднее напряжение, но снизит переменное напряжение.

Значения предварительной загрузки

Преднатяг обычно указывается в процентах от предела текучести материала болта при растяжении, S ty .Чтобы рассчитать усилие предварительной нагрузки в процентах от предела текучести, используйте:

F PL = % yld · S ty A t

где % yld — процент текучести при предварительной нагрузке, S ty — предел текучести, а A t — площадь растягивающего напряжения.

Как правило, усилие предварительного натяжения должно быть не меньше максимального растягивающего усилия, которое будет приложено к соединению. Это гарантирует, что зажатые детали всегда остаются в контакте и сжимаются.Поскольку часть силы растяжения, приложенной к соединению, будет уменьшать сжатие в зажатых частях, соединение разъединится при значении приложенной силы, несколько превышающем предварительную нагрузку. Это будет обсуждаться в следующем разделе.

Поскольку сила растяжения, которая будет приложена к соединению, определяет требуемую предварительную нагрузку, максимальная полезность болта достигается за счет его предварительной нагрузки до максимально возможного значения. Пластичность материала болта определяет, насколько близко к пределу текучести болт может быть предварительно нагружен.Шигли и Линдебург рекомендуют следующие (консервативные) значения предварительной нагрузки:

где F пруф – пробная нагрузка крепежного изделия. Соотношение между пробной нагрузкой и пробной прочностью S пруф :

F пруф = S пруф A t

По Шигли предел текучести примерно равен 85% предела текучести при растяжении, S ty . На основании S доказательство = 0.85·S ty рекомендуемое усилие предварительного натяга в зависимости от предела текучести составляет:

Учитывая, что приведенные выше значения являются консервативными, общее эмпирическое правило заключается в том, чтобы предварительно натянуть крепеж до 2/3 предела текучести (т. е. % yld  = 66,7%).

Расслабление предварительной нагрузки

Существует много факторов, которые могут привести к «расслаблению» или потере предварительного натяга, применяемого во время установки. Колебания температуры приведут к расширению и сжатию соединительных элементов и могут привести к увеличению или уменьшению силы предварительного натяга в зависимости от относительного удлинения и укорочения между крепежным элементом и зажатыми частями.Если предварительная нагрузка достигается за счет приложения крутящего момента к болту или гайке, то это приведет к скручиванию крепежной детали, что увеличит натяжение болта и, следовательно, усилие предварительной нагрузки. Со временем это кручение рассеется и вызовет ослабление силы предварительной нагрузки. Другие факторы, которые способствуют релаксации предварительной нагрузки, включают заделку и ползучесть.

Ослабление предварительной нагрузки можно уменьшить за счет использования механизмов фиксации резьбы, включая фиксирующие клеи, стопорные гайки, стопорные шайбы, стопорную проволоку и стопорные шарики/пластыри.Barrett предлагает всестороннее описание механизмов блокировки резьбы.

Согласно Справочнику по машинному оборудованию, ослабление предварительного натяга происходит в течение нескольких часов после установки, и, как правило, достаточно допуска на потери предварительного натяга в размере примерно 10%.

Неопределенность предварительной нагрузки

Точность предварительной нагрузки, применяемой во время установки, сильно зависит от используемого метода затяжки. Следующая таблица взята из Barrett, из MIL-HDBK-60 и из Machinery’s Handbook:

Способ затяжки Точность
На ощупь ±35%
Динамометрический ключ ±25%
Поворот гайки ±15%
Шайба индикатора нагрузки ±10%
Удлинение болта ±3-5%
Тензодатчики ±1%
Ультразвуковой датчик ±1%

Крутящий момент для получения предварительной нагрузки

Во многих распространенных методах затяжки усилие предварительного натяга достигается за счет приложения крутящего момента к гайке или головке болта.При затягивании крепежа с помощью динамометрического ключа, который является одним из самых простых и распространенных методов, крепеж считается затянутым надлежащим образом после достижения указанного крутящего момента. В этом случае необходимо определить величину крутящего момента, необходимую для достижения требуемой силы предварительного натяга в болте. Этот крутящий момент рассчитывается с использованием:

T = K T d ном. F PL

где d nom — номинальный диаметр болта, а F PL — сила предварительного натяга болта.K T представляет собой коэффициент крутящего момента и рассчитывается по формуле:

где r t — средний радиус резьбы (эффективное место, в котором действует трение в резьбе), r c — средний радиус буртика (эффективное место, в котором действует трение о поверхность подшипника), f t — коэффициент трения между поверхностями резьбы, f c — коэффициент трения между поверхностями буртика (опорной поверхности), λ — угол опережения, α — половинный угол резьбы ( α = 30°, согласно ASME B1.1, 10.1б). Барретт приводит хорошую таблицу коэффициентов трения.

Значение для r t рассчитывается как половина среднего диаметра болта, который является средним значением малого диаметра и номинального диаметра:

Площадь буртика — это площадь опорной поверхности детали, которая вращается во время установки (либо гайки, либо головки болта). Ширина под ключ гайки обычно в 1,5 раза больше номинального диаметра. В этом случае средний радиус воротника рассчитывается как:

Угол опережения, λ, рассчитывается по формуле:

где l — ход за оборот (= 1/TPI).

Shigley предоставляет таблицу коэффициентов крутящего момента в зависимости от состояния болта, которая была адаптирована, как показано ниже. Если состояние болта неизвестно, для K T рекомендуется значение 0,2.

Состояние болта К Т
Без покрытия, черная отделка 0,30
Оцинкованная 0,20
Со смазкой 0.18
С противозадирным покрытием 0,12

Из-за множества переменных, влияющих на значение коэффициента крутящего момента, любой метод затяжки, который косвенно измеряет усилие предварительного натяга через значение крутящего момента, по своей сути будет неточным. Именно по этой причине существует такая большая неопределенность в точности предварительного натяга при использовании динамометрического ключа.


Ознакомьтесь с нашим калькулятором болтовых соединений, основанным на методологии, описанной здесь.

  • анализ напряжения болтового соединения
  • учитывает предварительную нагрузку, приложенную осевую нагрузку и приложенную поперечную нагрузку

Жесткость суставов

Шарнир можно рассматривать как набор пружин. Части рукоятки действуют как набор последовательно соединенных пружин, а рукоятка и болт действуют как параллельные пружины. Соединение можно смоделировать, как показано ниже. Обратите внимание, что в соединении, показанном ниже, в захвате только 2 детали; однако количество частей не ограничено двумя, и каждая часть в соединении будет представлена ​​пружиной.

Каждая пружина на рисунке выше имеет жесткость:

, где A — площадь, E — модуль упругости материала, а L — длина.

Жесткость болта

Когда соединение собрано правильно, весь стержень болта будет находиться в захвате вместе с резьбой некоторой длины. Жесткость хвостовика определяется:

где A nom — номинальная площадь болта, E болт — модуль упругости материала болта, а L стержень — длина стержня болта.

Жесткость резьбовой части рукоятки определяется по формуле:

где A t — площадь растягивающего напряжения, а L thd.g — длина резьбовой части в захвате.

Стержень и резьбовая часть болта будут последовательно действовать как пружины, так что эффективная жесткость части болта в рукоятке определяется выражением:

В соответствии с ASME B18.2.1 номинальная длина резьбы болтов дюймовой серии определяется по формуле:

Длину стержня болта можно найти по:

L хвостовик = L − L thd

Длина резьбы в захвате находится по формуле:

L тыс. руб.г = L г − L хвостовик

, где L г — длина рукоятки.

Жесткость захвата

Жесткость захвата рассчитывается на основе упрощенного метода конуса давления, представленного Шигли. Этот метод прогнозирует распределение давления по всей толщине захвата. Конус давления для соединения можно представить на диаграмме ниже.

Часть детали внутри конуса давления называется усеченным конусом .Каждая часть захвата будет содержать либо 1, либо 2 усеченных конуса. Жесткость отдельного усеченного конуса определяется выражением:

где d — внутренний диаметр усеченного конуса, D — наименьшее значение внешнего диаметра усеченного конуса, t — толщина усеченного конуса, E — модуль упругости материала, α — угол конуса давления. Шигли рекомендует значение 30° для α.

Высота прижимного конуса зависит от длины захвата, L g , которая представляет собой суммарную толщину деталей, зажимаемых в соединении (см. рисунок выше).В соединении с гайкой нажимной конус начинается под головкой болта и заканчивается под гайкой. Диаметры усеченного конуса в этом случае легко определить по диаметрам опорных поверхностей. В резьбовом соединении конус давления начинается под головкой болта и заканчивается в резьбовой части последней пластины. Согласно Шигли, эффективная толщина захвата конечной пластины определяется как:

L’ g.p2 = min(t, d nom ) / 2

где t — толщина пластины, а d nom — номинальный диаметр болта.Диаметр усеченного конуса на конце нагнетательного конуса принимается равным 1,5·d nom .

Жесткость захвата рассчитывается с учетом того, что усеченные конусы действуют как последовательно соединенные пружины:

Упрощение жесткости захвата

Шигли приводит уравнение, которое вычисляет правильную жесткость захвата при условии, что каждая часть захвата имеет одинаковый модуль упругости . Пока это условие выполняется, тогда жесткость сцепления, рассчитанная с использованием приведенного ниже упрощенного уравнения, будет такой же, как и рассчитанная с использованием полной процедуры, в которой каждый усеченный конус рассматривается отдельно:

В приведенном выше уравнении E — модуль упругости материала рукоятки, L g — длина рукоятки, α — угол усеченного конуса (30°), d bh — диаметр опорной поверхности под головкой болта, d — внутренний диаметр усеченного конуса.Значением d может быть либо номинальный диаметр болта (для более приблизительного результата), либо диаметр отверстия в самой центральной части соединения (для более реалистичного результата).

Еще более упрощенное уравнение для жесткости захвата можно найти, если предположить, что диаметр головки болта на 50 % больше номинального диаметра болта (т. е. d bh = 1,5 · d nom ):


Ознакомьтесь с нашим калькулятором болтовых соединений, основанным на методологии, описанной здесь.

  • анализ напряжения болтового соединения
  • учитывает предварительную нагрузку, приложенную осевую нагрузку и приложенную поперечную нагрузку

Нагрузка на болт в зависимости от приложенной нагрузки

Преднатяг удлиняет болт и сжимает зажатые детали. Когда к соединению прикладывается растягивающая нагрузка, некоторая часть приложенной нагрузки уменьшает сжатие в зажатых частях, а другая часть дополнительно удлиняет болт.Часть приложенной нагрузки, которую несет болт, зависит от относительной жесткости болта и зажатых частей. Эта относительная жесткость известна как постоянная соединения C:

Ниже представлена ​​репрезентативная диаграмма нагрузки на болты в зависимости от приложенной нагрузки на соединение:

На приведенном выше рисунке по оси X отложена растягивающая нагрузка, приложенная к соединению, а по оси Y отложена растягивающая нагрузка, существующая в болте. Когда приложенная нагрузка равна нулю, растягивающая нагрузка на болт равна силе предварительной нагрузки.Когда к соединению прикладывается нагрузка, часть приложенной нагрузки действует на уменьшение сжатия в зажатых частях, а часть приложенной нагрузки действует на увеличение натяжения болта. Линия нагрузки на болт имеет постоянный наклон, равный постоянной соединения C.

Кривая номинальной нагрузки на болт показана толстой сплошной синей линией. Две более светлые синие линии, идущие параллельно номинальной кривой, представляют собой кривые минимальной и максимальной нагрузки на болт. Минимальная кривая учитывает неопределенность предварительного натяга из-за способа установки, а также релаксацию предварительного натяга.Максимальная кривая учитывает неопределенность предварительной нагрузки. На приведенных выше кривых использовалась неопределенность предварительного натяга ±25 % (соответствующая установке с помощью динамометрического ключа) вместе с ослаблением предварительного натяга на 10 %.

Еще одна кривая, которую следует отметить на рисунке выше, — это линия нагрузки при растяжении болта, показанная горизонтальной красной пунктирной линией. Эта линия указывает значение растягивающей нагрузки на болт, которая приведет к текучести. Эта линия учитывает сдвиг и изгиб, поэтому любая сила сдвига или изгибающие моменты, действующие на болт, опустят эту линию.

Совместное разделение

Колено кривой на приведенной выше диаграмме нагрузки на болт показывает точку, в которой соединение разделяется. В этот момент приложенная нагрузка достаточна для разделения деталей в соединении (все сжатие в зажатых деталях снято), и после этого момента любая нагрузка, приложенная к соединению, полностью воспринимается болтом. Сила, вызывающая отрыв сустава, находится по формуле:

Обратите внимание, что усилие разделения всегда будет несколько выше, чем усилие предварительного натяга.

Разделение соединения является критерием отказа, и соединение должно быть спроектировано таким образом, чтобы оно не отделялось во время эксплуатации. Коэффициент запаса прочности при разделении находится по формуле:

Силы на болте

Суммарное растягивающее усилие на болте обусловлено двумя составляющими: усилием предварительного натяжения и приложенной растягивающей нагрузкой. Значения этих компонентов для каждой части кривой нагрузки на болт находятся по формуле:

Соединение не разделено Соединение, разделенное
Натяжение болта из-за предварительного натяга, F b.ПЛ : F ПЛ 0
Напряжение болта под действием приложенной нагрузки, F b.t.app : C·F t.app Ф т.приложение

Полное растягивающее усилие на болт представляет собой сумму натяжения из-за предварительного натяга и натяжения из-за приложенной нагрузки, как определено из таблицы выше:

F b.t = F b.PL +плюс; Ф б.т. приложение

Другой способ выразить общую растягивающую силу на болте:

Сила сдвига, действующая на болт, равна нагрузке сдвига, приложенной к соединению:

F b.s = F s.app

Изгибающий момент может возникнуть в болте, если между пластинами есть зазор (например, из-за прокладки) или если в соединении используются длинные прокладки:

М б = Ф б.с а/2

где а — плечо момента.Более подробное обсуждение изгибающего момента на болте дано в Приложении.

Расчет приложенных сил

Эта ссылка на анализ болтового соединения предполагает, что усилия растяжения и сдвига, приложенные к соединению, известны. Обсуждение того, как рассчитать силы растяжения и сдвига, действующие на отдельные болтовые соединения в массиве болтов, приведено в нашем справочнике по распределению усилий в массиве болтов.

Напряжение болта

Напряжения в болте рассчитываются по уравнениям, приведенным в таблице ниже:

Напряжение предварительной нагрузки Напряжение растяжения Напряжение сдвига Напряжение при изгибе

где A t — площадь растягивающего напряжения, а A s — площадь сдвига (либо номинальная площадь, если плоскость сдвига находится в хвостовике, либо меньшая площадь, если плоскость сдвига находится в резьбе).

Мы видим, что напряжение изгиба зависит от диаметра d, который является либо номинальным диаметром, если максимальный момент приходится на хвостовик, либо меньшим диаметром, если максимальный момент приходится на резьбу. Если рассматривать болт как неподвижную направляющую балку (как обсуждается в Приложении), то мы видим, что максимальный момент будет возникать при граничных условиях болта, расположенных под головкой и в начале внутренней резьбы . Поскольку максимальный момент возникает в резьбе, для расчета напряжения изгиба следует использовать меньший диаметр болта.

Напряжение по Мизесу рассчитывается по формуле:

В приведенном выше уравнении n представляет собой коэффициент нагрузки, который применяется к напряжениям растяжения, изгиба и сдвига, но не применяется к напряжению предварительной нагрузки. Коэффициент нагрузки связан с коэффициентом безопасности, с той разницей, что это коэффициент, который применяется к нагрузкам или напряжениям, чтобы гарантировать, что напряжение болта остается ниже допустимого напряжения.

Коэффициент безопасности можно найти итеративно, найдя значение коэффициента нагрузки, при котором напряжение по Мизесу равно допустимому напряжению:


Ознакомьтесь с нашим калькулятором болтовых соединений, основанным на методологии, описанной здесь.

  • анализ напряжения болтового соединения
  • учитывает предварительную нагрузку, приложенную осевую нагрузку и приложенную поперечную нагрузку

Резьбонарезные ножницы

Срез резьбы является важным видом разрушения болтового соединения и происходит, когда резьба срезается либо с болта ( срез внешней резьбы ), либо с гайки или резьбовой детали ( срез внутренней резьбы ). Между резьбой болта и внутренней резьбой должно быть достаточное зацепление, чтобы болт не выдержал растяжения до того, как резьба срежется.Это обеспечит развитие полной прочности болта (и, следовательно, отсутствие «потеря прочности» болта), и позволит избежать задачи сверления и повторного нарезания внутренней резьбы. Срез резьбы следует учитывать как для внешней (болтовой) резьбы, так и для внутренней резьбы.

Длина резьбового соединения

Длина зацепления резьбы является доминирующим фактором, определяющим, будет ли резьба разрушаться при сдвиге. Эмпирическое правило заключается в том, что длина зацепления, равная диаметру болта, обычно достаточна для защиты от сдвига резьбы.Однако для обеспечения безопасности всегда следует выполнять расчеты на сдвиг в соответствии со следующими разделами.

В болтовом соединении с гайкой, если болт выступает за конец гайки, длину резьбового зацепления можно оценить по высоте гайки, h гайка . В действительности будет некоторая потеря зацепления из-за снятия фаски вокруг резьбового отверстия в гайке.

В резьбовом соединении глубина резьбы в конечной части должна быть равна минимальной толщине резьбовой части, t p , или номинальному диаметру болта, d nom , поэтому длина зацепления резьбы может быть оценивается как минимальное из этих значений.Обратите внимание, что эти оценки не учитывают фаски на конце болта или вокруг резьбового отверстия в детали.

Оценки длины зацепления резьбы в болтовом соединении резюмируются следующим уравнением. Затем это значение L E следует использовать для расчета коэффициентов запаса прочности на сдвиг внешней и внутренней резьбы.

Наружные резьбонарезные ножницы

Площадь среза резьбы для наружной резьбы определяют по цилиндрическому участку высотой, равной длине зацепления резьбы, L E , и диаметром, равным делительному диаметру, d п.доб . Согласно FED-STD-h38/2B площадь среза резьбы для наружной резьбы рассчитывается по формуле:

Напряжение сдвига во внешней резьбе рассчитывается по формуле:

где F b.t — полное растягивающее усилие на болт с учетом предварительного натяга и части приложенной растягивающей нагрузки, воспринимаемой болтом.

Коэффициент запаса прочности при сдвиге наружной резьбы по отношению к пределу текучести при сдвиге S sy материала резьбы рассчитывается по формуле:

Предел текучести при сдвиге обычно оценивается как 0.577·С ти . Значение 0,577 соответствует обратной величине √3 члена критерия отказа фон Мизеса. См. Barrett для получения более подробной информации об оценках допустимого сдвига.

Ножницы для внутренней резьбы

Сдвиг внутренней резьбы рассчитывается аналогично сдвигу внешней резьбы. Согласно FED-STD-h38/2B площадь среза внутренней резьбы рассчитывается по формуле:

где d p.int — делительный диаметр внутренней резьбы, а L E — длина зацепления резьбы, которая рассчитывается так же, как и для сдвига наружной резьбы.

Напряжение сдвига во внутренней резьбе рассчитывается по формуле:

Коэффициент запаса прочности при сдвиге внутренней резьбы по отношению к пределу текучести материала резьбы при сдвиге рассчитывается по формуле:

Напряжения зажатой детали

Разрушение зажатых деталей необходимо исследовать при анализе болтового соединения. Существует несколько основных механизмов отказа зажатых деталей, которые описаны в следующих разделах.

Протянуть

Сила растяжения, приложенная к соединению, будет действовать так, чтобы протягивать части над местом приложения силы друг через друга.На рисунке ниже головка болта протягивает шайбу 1, шайба 1 протягивает пластину 1, шайба 2 протягивает пластину 2, а гайка протягивает шайбу 2.

Соответствующие уравнения:

Зона Стресс Коэффициент безопасности
A pt = πd o t p

В таблице выше d o – наружный диаметр протаскиваемой детали, t p – толщина рассматриваемой детали, F t.app — приложенная растягивающая сила, а S sy — предел текучести при сдвиге материала рассматриваемой детали.

Предел текучести при сдвиге обычно можно оценить как 0,577·S ty . Значение 0,577 соответствует обратной величине √3 члена критерия отказа фон Мизеса. См. Barrett для получения более подробной информации об оценках допустимого сдвига.

Подшипник

Сила предварительного натяга будет действовать таким образом, чтобы каждая деталь опиралась на соседние детали.Например, на предыдущем рисунке головка болта и шайба 1 будут упираться друг в друга, как и шайба 1 и пластина 1.

Зона Стресс Коэффициент безопасности

В приведенной выше таблице d o.min — минимальный наружный диаметр двух деталей, опирающихся друг на друга, d h — диаметр сквозного отверстия рассматриваемой детали, а S на — предел текучести подшипника. прочность рассматриваемой детали.Предел текучести подшипника обычно можно оценить как 1,5·S ty . См. Barrett для получения более подробной информации об оценках допустимых пеленгов.

F медведь – сила подшипника. Величина несущей силы на поверхности зависит от положения этой поверхности по отношению к месту приложения растягивающей силы в соединении. На предыдущем рисунке поверхность 3 находится внутри мест приложения растягивающей силы, поэтому эта поверхность не испытывает увеличения из-за приложенной силы.Однако все поверхности 1, 2, 4 и 5 находятся за пределами мест приложения силы и испытывают увеличение. Если опорная поверхность находится внутри мест приложения силы, то максимальная опорная сила, воздействующая на поверхность, представляет собой просто силу предварительного натяга. Если опорная поверхность находится за пределами мест приложения силы, то опорная сила увеличивается на приложенную силу, и максимальная опорная сила, воздействующая на эту поверхность, равна растягивающей силе в болте.

Подшипник штифта

Если соединение нагружено сдвигом, то болт может быть прижат к внутренним стенкам сквозных отверстий в защемленных деталях.

Зона Стресс Коэффициент безопасности
А пб = д ном т р

В приведенной выше таблице d nom — номинальный диаметр болта, t p — толщина детали, F s.app — приложенная сила сдвига, а S на — предел текучести материала подшипника. Предел текучести подшипника обычно можно оценить как 1.5·S ty . См. Barrett для получения более подробной информации об оценках допустимых пеленгов.


PDH Classroom предлагает курс повышения квалификации на основе этой справочной страницы по анализу болтовых соединений. Этот курс можно использовать для выполнения кредитных требований PDH для поддержания вашей лицензии PE.

Теперь, когда вы прочитали эту справочную страницу, заработайте за это признание!


Приложение


Размеры оборудования: унифицированная дюймовая резьба

Размеры оборудования: Метрическая резьба


Максимальный изгибающий момент на болте

Максимальный изгибающий момент болта определяется по формуле:

М б = Ф с а/2

, где F s — приложенная сила сдвига, а — плечо момента.

Болт можно смоделировать как фиксированную направляющую балку (т. е. балку с фиксированным граничным условием на одном конце и управляемым граничным условием на другом конце). В приведенной ниже модели левый конец болта зафиксирован (все степени свободы фиксированы), а правый конец направляется (вращение и перемещение по оси x фиксированы, но могут перемещаться по оси y). К правому концу приложена поперечная сила в 100 фунтов силы.

Диаграмма свободного тела (FBD) и деформированная сетка для этого случая показаны ниже.Если бы приведенная выше модель была консольной балкой, момент из-за приложенной силы полностью воспринимался бы одним закрепленным концом. Однако, поскольку модель зафиксирована от вращения с обоих концов, момент распределяется между двумя концами болта.

Диаграмма момента сдвига для этого случая показана ниже:



Подпишитесь, чтобы время от времени получать обновления о последних улучшениях:


Каталожные номера

Общие каталожные номера:

  1. Барретт, Ричард Т., «Руководство по проектированию крепежа», Справочная публикация НАСА 1228, 1990 г.
  2. Будинас-Нисбетт, «Машиностроение Шигли», 8-е изд.
  3. Чемберс, Джеффри А., «Методология предварительно загруженного совместного анализа для систем космических полетов», Технический меморандум НАСА 106943, 1995 г.
  4. Справочник по машинному оборудованию, 27-е изд., Industrial Press Inc., 2004.
  5. MIL-HDBK-60, «Резьбовой крепеж — затяжка до надлежащего натяжения», 1990 г.
  6. Линдебург, Майкл Р., «Справочное руководство по машиностроению для экзамена PE», 13-е изд.

Спецификации и стандарты:

  1. ASME B1.1, «Унифицированная дюймовая резьба (форма резьбы UN и UNR)», Американское общество инженеров-механиков, 2003 г.
  2. ASME B18.2.1, «Болты с квадратной, шестигранной, тяжелой шестигранной головкой и косой головкой, а также винты с шестигранной головкой, тяжелой шестигранной головкой, шестигранным фланцем, лопастной головкой и винты со стягиванием (дюймовая серия)», Американское общество инженеров-механиков, 2012 г.
  3. ASME B18.2.2, «Гайки общего назначения: гайки с крепежными винтами, шестигранные, квадратные, шестигранные фланцевые и накидные гайки (дюймовая серия)», Американское общество инженеров-механиков, 2010 г.
  4. ASME B18.2.8, «Отверстия с зазором для болтов, винтов и шпилек», Американское общество инженеров-механиков, 1999 г.
  5. ASME B18.21.1, «Шайбы: винтовые стопорные, зубчатые и плоские шайбы (дюймовая серия)», Американское общество инженеров-механиков, 2009 г.
  6. FED-STD-h38/2B, «Стандарты резьбы для федеральных служб», Федеральный стандарт, 1991.

Калькулятор крутящего момента болта

Отношение между приложенным крутящим моментом и осевой силой или нагрузкой на болт можно рассчитать по этому общему уравнению как где

T = крутящий момент (Нм, фунт f фут)

K = константа, зависящая от материала и размера болта

F = осевое усилие болта (Н, фунты f )

l = коэффициент смазки (%)

  • нормальный сухой: K = 0.2
  • Nanced Black Finith: K = 0.3
  • Оцинкованные: K = 0.2
  • Слегка смазки: K = 0.18
  • Cadmium-Plated: K = 0,16

! — имейте в виду, что это приблизительный расчет, в который не включен шаг винта. Типичные моменты затяжки болтов в метрической и британской системе мер указаны по ссылкам ниже:

Производственные данные всегда следует проверять перед использованием.

Кроме того, точность динамометрического ключа обычно не выше +-25%.

Типовые метрические и британские крутящие моменты для болтов

Калькулятор крутящего момента для болтов

Приведенный ниже калькулятор можно использовать для расчета крутящего момента, необходимого для достижения заданного осевого усилия или нагрузки на болт. Калькулятор является универсальным и может использоваться для имперских и метрических единиц, если использование единиц согласовано.

K – K – K – C – C – RONGE

D – Диаметр болта (M, Ft)

F – осевая сила болта или нагрузка (N, LB F )

Сокращение крутящего момента из-за смазки (%)

Обратите внимание, что стандартные крутящие моменты всухую обычно рассчитываются для создания растягивающего напряжения – или осевой силы, или зажимной нагрузки – в болте, равном 70 % минимального предела прочности на растяжение или 75 % условного предела прочности.

Пример. Требуемый крутящий момент для затяжки дюймового болта

Требуемое усилие зажима болта для соединения составляет 20000 фунтов . Крутящий момент, необходимый для сухого стального болта 3/4 дюйма со смазкой 0% для достижения этого натяжения, можно рассчитать как 12 футов/дюйм) (1 – (0%) / (100%))

     = 250 (фунт f фут)

Пробная нагрузка для метрического болта

M30 класса 8.8 это 337000 N . Крутящий момент, необходимый для достижения этого натяжения с сухим болтом со смазкой 0% , можно рассчитать как

T сухой = (0,2) ( 337000 Н ) (30 мм) (10 -3 м/ мм)

     = 2022 (Нм)

Смазывание болта маслом SAE 30 снижает крутящий момент, необходимый для достижения того же натяжения, примерно на 40 %. Уменьшенный крутящий момент можно рассчитать как

T SAE30 = (2022 Нм) (1 – (40%) / (100%))

   = 1213 Нм

Усилие болта по сравнению сКрутящий момент

Экв. 1 можно преобразовать, чтобы выразить усилие болта как

F = T / (K d (1 – l / 100))                     (1a)

Пример — сухой болт по сравнению со смазанным болтом

Пробная нагрузка для M30 метрический болт класса 8.8 337000 N . Крутящий момент, необходимый для достижения этой силы с сухим болтом , рассчитывается как 2022 Нм .

При выходе из строя болт смазывают и затягивают с тем же моментом 2022 Нм .Сила, действующая на смазанный болт, может быть рассчитана как

F смазанный = (2022 Нм) / (0,2 (0,03 м) (1 – (40%) / (100%))))

  = 561667 N

Это намного больше, чем может выдержать болт, и вероятн фатальный отказ .

Калькулятор силы болта

Этот калькулятор можно использовать для расчета силы, действующей на болт.

T – крутящий момент (NM, LB F FT)

D – Диаметр болт (M, Ft)

Уменьшение крутящего момента из-за смазки (%)

ПОНИМАНИЕ СТАНДАРТА: ТОЧНОСТЬ ДО БУКВЫ

Почему крепежные детали, соответствующие требованиям ASTM, важны для ответственных соединений

Промышленность управляется стандартами, контролируемыми рядом национальных и международных органов по стандартизации.Будь то ISO (Международная организация по стандартизации), DIN (Немецкий институт нормирования), ASME (Американское общество инженеров-механиков), ANSI (Американский национальный институт стандартов) или ASTM (Американское общество по испытанию материалов), каждый из них служит определенному цель.

Здесь мы более подробно рассмотрим ASTM, в частности стандарт ASTM F2482. В реферате ASTM эта спецификация описывается как охватывающая «крепежные изделия с внешней резьбой…, способные отображать усилие зажима до предела текучести в процессе затяжки или остаточного натяжения после установки, или и то, и другое.Другими словами, застежки, указывающие на натяжение.

ASTM является крупнейшей в мире организацией по разработке и публикации добровольных, полностью консенсусных

Стандарты

. Он существует уже более века и хорошо известен и пользуется большим уважением во многих отраслях. Его процесс создания новых стандартов требует сотрудничества между участниками отрасли для разработки и окончательной доработки формулировок и стандартов, а затем более широкого голосования для их принятия. В 2002 г. компания Valley Forge & Bolt, производитель запатентованных болтовых изделий, признала важность наличия согласованного стандарта с подробным описанием требований к крепежным изделиям с индикацией нагрузки и обратилась в подкомитет Комитета F16 по крепежным изделиям.После двух лет совместной работы и нескольких голосований стандарт был принят.

В настоящее время, спустя 17 лет после принятия стандарта ASTM F2482, продукты Valley Forge по-прежнему являются единственными, которые соответствуют спецификации, согласно которой натяжение крепежных изделий точно измеряется в процентах от нагрузки с точностью до +/-5%. Это продукты Maxbolt® и SPC4®.

Технический директор

Valley Forge Джеймс Брукс говорит, что соблюдение стандарта ASTM F2482 имеет преимущества как для производителя, так и для покупателя.«Это критически важные меры точности и прецизионности», — сказал Брукс. «Мы считаем, что соответствие требованиям имеет явные преимущества. Кроме того, стандарт обеспечивает контроль других важных областей, таких как материалы, производственный процесс, испытания и калибровка, проверка и сертификация».

«Если клиент серьезно относится к контролируемому болтовому креплению критически важных соединений, для него будет важно, чтобы используемые им крепежные детали соответствовали стандарту точности +/- 5%, — сказал Брукс. «Это для приложений, где надежность, безопасность и сертифицируемые характеристики продукта имеют решающее значение.

Стандарт ASTM F2482 обеспечивает безопасность благодаря абсолютной точности измерения натяжения внутри критического соединения. Поскольку Maxbolt® и SPC4® могут буквально сообщать обслуживающему персоналу в процентах от нагрузки, насколько они близки к соответствующему натяжению, эти работники по обслуживанию могут принимать своевременные и более информированные решения о том, когда повторно затянуть, заменить или оставить болты в покое. Это продлевает срок службы крепежа и помогает предотвратить работу машин и оборудования с болтами, которые не натянуты, что является основной причиной отказа болтов.

Брукс говорит, что Valley Forge Maxbolt® и SPC4® занимают уникальное место в действующем стандарте ASTM F2482 среди крепежных элементов механического и электронного типа, поскольку конкуренты, как правило, могут обеспечить точность только +/-25%. «В этот момент вы получаете примерно ту же точность натяжения, которая достигается при использовании только решения, основанного на крутящем моменте, поэтому нет особого смысла вкладывать средства в крепежные изделия, измеряющие натяжение», — сказал Брукс. «Принимая во внимание, что Maxbolt® и SPC4® обеспечивают гораздо большую точность, +/- 5%, позволяя пользователю реализовать преимущество натяжения по сравнению с преимуществом крутящего момента.

Благодаря стандарту ASTM F2482 клиенты с критически важными соединениями могут быть уверены в точных крепежных решениях, которые могут достигать и отображать нагрузку на зажим с точностью +/- 5%, и которые разработаны и изготовлены для этого во множестве приложений.

Valley Forge & Bolt Mfg. Co. производит запатентованные болтовые изделия для критических применений. Продукции широко доверяют за ее непревзойденное качество, исключительную производительность и непреходящую надежность. Звоните: 1 (602) 269-5748.В Интернете: https://www.vfbolts.com/.

креплений: как производители горных велосипедов выбирают гайки и болты, которые скрепляют все вместе?

Эти три винта используют шестигранные головки для переключателей Box, Microshift, Shimano, Sun Race и TRP. SRAM использует как Torx, так и шестигранник, а Campagnolo использует Torx. Почему?

Как и многие дети, выросшие в 1980-х и 90-х годах, я был большим поклонником общественных телепередач, таких как Reading Rainbow, которые время от времени вникали в то, как что-то делается, с крутыми экскурсиями по фабрике, где камера становилась моими глазами.ЛаВар Бертон был умным старшим братом, которого у меня никогда не было. Такие сайты, как How Stuff Works, проделывают фантастическую работу по созданию подобного удивления сегодня, и мы стараемся, когда это возможно, внести свой вклад в сторону горных велосипедов и . Некоторыми примерами могут быть наше недавнее погружение в сцепление шин, множество статей о построении трасс, конструкции карбоновых дисков и конструкции рамы MTB, и это лишь некоторые из них.

На днях наш главный редактор, Джефф Барбер, отправил меня в исследовательскую кроличью нору, чтобы узнать, как бренды выбирают все крепежные детали, которые скрепляют наши велосипеды и компоненты.Почему у одного хомута подседельного штыря головка 4 мм, а у другого 6 мм? Насколько вес влияет на решение и насколько точны рекомендации по крутящему моменту? Мы отправили электронное письмо нескольким профессионалам отрасли, чтобы выяснить это.

Набор головок крепежа

Шестигранный ключ на 10 мм, 38-41 Нм

Судя по полученным нами ответам, выбор головки болта во многом основан на удобстве. Бренды хотят использовать головки, доступные для большинства многофункциональных инструментов, за исключением некоторых головок Torx, выбранных из-за их более высокого крутящего момента.Кроме того, для головок Torx требуется прямая линия к головке болта, где шестигранник можно повернуть с помощью инструмента под углом, что делает шестигранную головку лучшей в ограниченном пространстве.

Cy из Cotic Cycles сказал: «Обычно мы стараемся использовать хорошо бывшие в употреблении шестигранные ключи 4, 5, 6, 8 и T25 Torx только там, где нам нужен доступ и высокий крутящий момент в определенных местах. В этом нет никакой серьезной инженерной причины, это больше касается того, что лучше для клиентов».

Инженеры Ibis Cycles поддержали мнение Сая.«По возможности мы используем только те головки, которые совместимы с большинством мультитулов. Torx хорош для приложений с высоким крутящим моментом, но единственный размер, который есть у большинства людей, – это T25. Это слишком мало для большинства поворотных элементов рамы, поэтому мы везде используем шестигранники».

Марк Киккерт из PRO изучил некоторые другие переменные, которые необходимо учитывать при выборе крепежа. «Выбор интерфейса инструмента для работы с болтами — это только одна часть уравнения. Что касается головок болтов, есть выбор между головками круглой, потайной, плоской или шестигранной формы.Есть много других типов, но это, вероятно, наиболее часто используемые в велосипедной индустрии. Факторы, которые играют роль в выборе формы болта и интерфейса инструмента: требуемая прочность болта, размер болта, доступность болта и конструкция изделия.

«В качестве примера: болты с потайной головкой располагаются заподлицо с поверхностью, но обычно имеют меньший интерфейс инструмента. Если требуется предварительная нагрузка с высоким крутящим моментом, вам нужно будет увеличить все размеры, чтобы обеспечить правильное зацепление инструмента.Для приложений с низким крутящим моментом предварительной нагрузки обычно можно использовать плоские или крестообразные винты или болты. Шестигранник — лучший выбор для более высоких уровней крутящего момента, а Torx — еще лучше, так как интерфейс инструмента имеет меньше шансов проскальзывать и изнашиваться».

Шаг резьбы

Большинство болтов на велосипеде подходят к любому отверстию одинакового диаметра, так как шаг их резьбы идентичен. Например, болты ротора подходят к креплениям флягодержателей, большинству зажимов тормозов и переключателей, а также к некоторым другим отверстиям.Если вы потеряете болт флягодержателя на тропе, вы можете предотвратить его падение, позаимствовав один из двенадцати болтов дискового ротора. Ротор должен оставаться на пяти застежках, пока вы не вернетесь домой. В те дни, когда вес был легальным, многие гонщики XC использовали только три болта Torx для крепления своих дисков, сэкономив в общей сложности не очень много грамма. В любом случае, как бренды решают, каким должен быть шаг резьбы для данного компонента?

В то время как почти все говорят, что везде, где это возможно, используют стандартный шаг резьбы, Kikkert упомянул фактор загрязнения велосипедных болтов.

«Для большинства крепежных изделий мы используем стандартный шаг резьбы. Только в особых случаях высота звука изменяется. Если требуется точная регулировка или имеется ограниченное пространство, как в случае с воротником стойки капельницы, можно выбрать более тонкую нить. У более тонкой резьбы есть обратная сторона: в «грязных» условиях больше риск заклинивания резьбы, поэтому для этих деталей мы рекомендуем использовать противозадирный состав. Большинство видимых болтов на компонентах велосипеда почти всегда имеют обычный шаг резьбы.

Инженеры по компонентам

из Rotor Bike Components добавили точку зрения бренда на более мелкий шаг резьбы, заявив, что он хорошо работает с более короткими болтами. «Если у вас есть два винта одинакового размера, винт с мелким шагом имеет более высокую прочность на растяжение, поскольку у него больше контактная поверхность, а винты с мелким шагом ослабляются меньше, чем винты со стандартным шагом. В тех случаях, когда вам нужны короткие винты, способные выдерживать нагрузку и вибрацию, лучше всего подойдет мелкий шаг».

Частота использования болта также влияет на выбор шага резьбы, как отметили люди из Ibis Bikes, «грубая резьба используется, если гонщик будет часто вставлять и вынимать болт, потому что они более долговечны.” Оси и болты крепления амортизаторов могут быть двумя примерами, где грубая резьба может продлить срок службы часто снимаемого болта компонента.

Как насчет крепежных материалов? Из чего они сделаны?

Один массивный болт из сплава.

Возможно, вы слышали истории о некоторых профессиональных гонщиках, использующих алюминиевые или даже пластиковые болты, чтобы по возможности снизить вес. Как выбирается крепежный материал для наших серийных велосипедов? Как и шаг резьбы, он зависит от того, где будет использоваться крепеж и какие силы на него действуют.Там, где это возможно, большинство компаний выбирают более легкое оборудование.

Янек Улатовски из NS Bikes поделился своей философией. «Мы используем алюминиевые болты или оси в местах, где мы уверены, что это не повлияет на безопасность или прочность соединения. Единственная причина – снижение веса. Недавно мы начали использовать чрезвычайно прочные болты из титана, которые используются в таких критических местах, как амортизатор. Дополнительным достоинством их является маслянистая отделка, которая придает дополнительный «шик» всему байку.”

Cy упомянул аналогичный акцент на том, где находится крепеж и какие нагрузки будут на него воздействовать. «Зависит от того, сколько у вас места. Например, шарниры перьев сиденья на наших велосипедах Droplink изготовлены из нержавеющей стали 8 мм, потому что они не могут быть большего диаметра в пределах труб, которые мы используем в этом месте, и они должны быть полыми, чтобы винт M5 мог ввинчиваться в другой. конец. Алюминий просто недостаточно прочен с такими ограничениями по пространству и толщине стенок. На другом конце этой связи шарнир проходит через подседельную трубу, где достаточно места, поэтому хорошая большая 15-миллиметровая алюминиевая полая ось намного легче и жестче, чем что-то меньшее из стали.

Стандартные измерения прочности, которые иногда появляются на головках болтов, являются отправной точкой для Rotor. «Существуют международные стандарты, которые определяют качество шурупа и его сопротивление растяжению и сдвигу, а также материалы. Цифры 8,8 и 12,8, которые обычно появляются на головке шурупов, говорят нам об их качестве и стойкости. Величина силы, которую должен выдержать винт, подскажет вам, какой винт выбрать».

Что насчет материалов, скрепляемых вместе? Как это меняет дело?

Теперь у нас есть представление о том, как выбираются крепежные материалы, но как скрепляемые материалы влияют на процесс выбора? Например, я недавно работал над алюминиевой рамой с полной подвеской, и при соединении переднего и заднего треугольников мне удалось пропустить стальную шайбу, которая должна быть в нижнем шарнире.Эта отсутствующая шайба привела к трению сплава о сплав, который звучал так, как будто мотоцикл ел сам себя.

По словам Томаса Вестфельдта из Öhlins, все дело в материале, в который вкручивается застежка. «Как правило, ограничения определяются материалом, к которому крепится болт. В нашем случае это часто алюминий, и тогда прочность сплава задаст ограничение по силе».

Рубен Торенбек из Raaw MTB сказал, что его внимание полностью сосредоточено на долговечности. «Вес быстро увеличивается с помощью небольших аппаратных средств.Мы уделяем особое внимание долговечности и функциональности, поэтому у нас более 700 граммов оборудования в одном корпусе». Это приличная часть общего веса рамы, предназначенная для крепежа и подшипников. Существуют легкие карбоновые рамы XC, которые весят немногим больше, чем оборудование в раме Raaw, и, к счастью, велосипеды Torenbeek предназначены для совсем другого развлечения.

Некоторые материалы могут создавать проблемы при слишком тесном сжатии. Киккерт сказал, что «болты из нержавеющей стали и титана редко вызывают какие-либо проблемы.Сплав на сплаве может быть потенциальным риском истирания, поэтому мы стараемся максимально избегать такого сочетания». Два куска алюминия, трущиеся друг о друга, могут не только повредить, но и стать причиной скрипа рамы. Решить эти проблемы помогут стальные шайбы и крепежные элементы между алюминиевыми компонентами.

Характеристики крутящего момента: они точны? Должны ли инженеры ломать вещи, чтобы выяснить это?

Нижние кронштейны получают один из самых высоких крутящих моментов среди всех компонентов рамы.

Само собой разумеется, что дизайнеры продуктов время от времени ломают вещи, которые они делают.Кто-то должен увидеть, сколько сил могут потребоваться вещи и что происходит, когда они достигают отметки перегрузки. Почти все, с кем мы говорили на эту тему, упоминали о неточности, присущей большинству динамометрических ключей. Эти неправильно откалиброванные инструменты — это то, что они должны учитывать в спецификации и дизайне продукта.

В «Роторе» есть несколько шагов до вечеринки «Давай поболтаем». «Зная силы, которые поддерживают материалы, и силу, которая будет приложена при использовании велосипеда (80 кг в винте штока — это не то же самое, что 2 кг в винте бутылки с водой), мы уже получили бы теоретические значения выбрать винт.Затем вам нужно провести настоящие тесты и взломать многие из них, чтобы убедиться, что они верны».

Со стальными рамами дело обстоит немного по-другому, хотя в Cotic они все равно ломаются. «Существует довольно хорошо понятный расчет настройки крутящего момента, который я использую на основе процентного номинального предварительного натяга, удлинения, «упругости» элементов, задействованных в соединении, но, особенно при использовании готовых стальных крепежных изделий, настройка в значительной степени зависит от того, что нужно. является. Для резьбы, которую я проектирую сам (например, на поворотных осях), я рассчитываю теоретический крутящий момент, затем мы сломаем несколько, чтобы убедиться, что крутящий момент выше.

Ребята из PRO также сначала рассчитывают, а затем ломают вещи, разрабатывая вещи так, чтобы болт ломался первым, когда это возможно. «Конечно, мы ломаем вещи, чтобы узнать пределы, но изначально мы проектируем их так, чтобы они оставались целыми в пределах ожидаемых пределов нагрузки. Болты относительно стандартизированы таким образом, что определенные размеры, материалы и марки также имеют «фиксированную» максимальную несущую способность. Мы стараемся, чтобы болт соответствовал предполагаемому использованию. Рекомендуемый крутящий момент обычно таков, что (значительно) более низкий крутящий момент может увеличить риск проскальзывания, тогда как (значительно) более высокий крутящий момент увеличивает риск отказа детали.Например, руль ограничивает то, насколько сильно вы можете затянуть зажим выноса руля, прежде чем он выйдет из строя, поэтому мы выбираем болты, которые могут выйти из строя раньше, чем руль, чтобы свести к минимуму риск повреждения самых дорогих деталей вашего велосипеда. Болт легче заменить».

Торенбек добавил немного юмора к вопросу о том, насколько сильно можно затягивать болты. “Очень далеко. То, что обычно выходит из строя в первую очередь, — это интерфейс инструментов, который требует очень красного лица».

Касаясь чрезмерной затяжки, Сай добавляет, что домашние механики должны руководствоваться здравым смыслом и понимать, что такое тугой крепеж, который не нужно дополнительно закручивать.«Я немного ненавижу людей, которые рабски придерживаются настроек крутящего момента при использовании дешевых ключей. Особенно в критических с точки зрения безопасности областях, таких как стволы. Я видел, как стержни двигались в стержнях, когда кто-то использовал точную настройку крутящего момента вместо того, чтобы просто «закручивать его до упора». менее 200 фунтов стерлингов) часто настолько плохо откалиброваны, что 5 Нм на этом болте штока больше похожи на 4 Нм. Теперь, на больших болтах, разницы в 1 Нм нет ни там, ни там.Когда я работал на железной дороге, мы прикручивали детали к поездам с помощью гаечных ключей на 250 Нм. Но на болте штока, если этот дешевый некалиброванный динамометрический ключ затянут на 1 Нм, он затянут на 20% меньше, поэтому планка сдвинется, и гонщик поранится. У нас было несколько раз, когда клиенты настаивали на том, что они использовали динамометрический ключ, но он ничего не затянул. Мы возвращаем его, надеваем на него наше калиброванное снаряжение и обнаруживаем, что он глубоко под водой. Крутящие моменты существуют для вашей безопасности, но также используйте свое чувство и свое чутье.Если этот болт недостаточно затянут при «правильном крутящем моменте» вашего гаечного ключа, вероятно, это не так. “

Как насчет жидкостей для фиксации резьбовых соединений? Когда они нам нужны?

Таким образом, некоторые болты имеют более мелкий шаг резьбы, чтобы они не болтались, в то время как другие, такие как оси, имеют более крупный шаг, чтобы их можно было легко снимать и переустанавливать чаще. В какой момент бренд решает добавить жидкость для фиксации резьбы в застежку, чтобы удержать ее на месте? Например, многие болты дискового ротора предварительно покрыты «синим 242», и, потеряв несколько на трассе, я бы обязательно добавил некоторые, если бы они этого не сделали.

Для Криса Деверсона из Deviate Cycles ответ , часто . «Для нашего спокойствия мы используем Loctite среднего размера для большинства наших креплений. С нашей системой уплотнений и компоновкой подшипников вам редко придется их снимать. Пока мы продали только один комплект подшипников».

Rotor имеет дело с более мелкими деталями, чем создают люди в Deviate, и их инженеры также предпочитают метод душевного спокойствия. «Существуют разные типы Loctite, и их можно использовать практически для всех винтов на нашем велосипеде.Я рекомендую его для тех винтов, которые могут ослабнуть, таких как винты передней звезды, седла или выноса».

PRO также поставляется с фиксатором резьбы по всем направлениям, хотя и не является почти постоянным вариантом. Киккерт сказал: «На велосипеде существует риск ослабления болтов из-за вибрации. Поэтому мы используем и рекомендуем использовать фиксаторы резьбы на болтах, которые не являются слишком постоянными, чтобы вы всегда могли снова ослабить их, если это необходимо».

Немного порассуждав на эту тему, Ibis тоже хочет, чтобы болты не болтались свободно.Их особенность резьбового фиксатора такова: «Единственный раз, когда мы не используем Loctite, это болт, который действует как регулятор. Горные велосипеды подвержены постоянной вибрации и сложным нагрузкам, поэтому в конечном итоге почти все может выйти из строя».

Что делать с головками Torx?

Похоже, что в наши дни с головками Torx выпускаются более высококачественные компоненты. Есть ли они, и если да, то почему?

Большинство людей, с которыми мы говорили, сказали, что головки Torx труднее достать на велосипеде, потому что они требуют прямой линии к головке болта, а шестигранные головки – нет.Сай сказал, что «мы стараемся избегать Torx, главным образом потому, что, в отличие от шестигранных ключей, не существует такой вещи, как Torx со сферическим концом. Таким образом, доступ должен быть прямо в голову, что часто бывает немного сложно на горном велосипеде».

Инженеры Rotor считают, что тенденция к использованию звездообразных болтов будет преобладать. «Винты Torx позволяют уменьшить вес и объем, а ваш ключ более удобен в обращении. В конечном итоге они навязывают себя рынку».

В Öhlins им нравится Torx по нескольким причинам, но они предпочитают использовать головки болтов, которые гонщики носят в кармане или в рюкзаке.«Torx может обеспечить высокий крутящий момент для небольших винтов по сравнению с шестигранными и Philips. Он также немного менее склонен к округлению. Мы стремимся сделать наши продукты последовательными и удобными для гонщиков, используя инструменты, которые у вас есть с собой на трассе». В то время как многие мультитулы имеют по крайней мере отвертку Torx T25 для затягивания 6-болтовых роторов, они еще не включают маленькие звездочки.

В идеальном мире, чем бы отличались застежки?

Старый вопрос «в идеальном мире» должен быть частью каждой дискуссии с дизайнерами продуктов и инженерами.Если бы не было ошибки пользователя, о которой можно было бы беспокоиться, стоимость не была фактором, и компании могли бы выбирать крепеж для достижения идеального соотношения прочности к весу, что бы они сделали по-другому?

Для Öhlins идеальный мир не имеет характеристик крутящего момента, о которых можно было бы говорить. «В идеальном мире гонщику не нужно было бы затягивать болты до определенного момента; Супер простые интерфейсы, которые щелкают при правильном креплении, были бы великолепны. Одна из проблем при разработке улучшений, таких как наша конструкция с плавающей осью, которая обеспечивает минимальное трение, заключается в том, что распространенный способ делать что-то мешает прогрессу.Например, подтяжка передней оси, как у большинства наших конкурентов. Если вы перетянете его, вы рискуете повредить нижнюю часть. Если вы затем пропустите процесс выравнивания перед затягиванием зажима, вы не получите преимущества более мягкой вилки». В этом видео показана процедура установки оси, которую описывает Westfeldt.

Инженеры Rotor хотели бы еще больше упростить ситуацию. «В идеальном мире болты были бы такими же, но люди беспокоились бы о проверке их затяжки каждые несколько тысяч километров и меняли бы их раз в год, если велосипед интенсивно используется.

В Cotic Cycles переход будет к более легкому и прочному тандему. «Если бы стоимость не имела значения, я бы везде использовал крепеж Ti вместо стали только потому, что это сэкономит вес, но трудно привести аргумент в пользу соотношения цены и качества!»

Слишком легкие и слишком плотные ошибки

Все эти тесты и характеристики крутящего момента не всегда выдерживают прыжки. Мы довольно сильно катаемся на горных велосипедах, и иногда что-то ломается или расшатывается. Мы позаботились о том, чтобы попросить всех рассказать о проблемах с их креплениями.

Сотрудники Ibis Ibis поделились историей о том, как перестарались с резьбовым замком на некоторых рамах. «У нас была одна проблема, когда я построил все прототипы с одной каплей Loctite на болт, и они отлично разошлись. Затем у нас был парень на производстве, который чувствовал, что делает действительно хорошую работу, тщательно покрывая резьбу болтов и гаек локтайтом, и внезапно люди не могли разобрать свои рамы, не повредив их. Теперь мы конкретизируем наши СОП по сборке рамы [стандартные рабочие процедуры].

Проблемы с затяжкой различных компонентов иногда могут возникать в связи со сдвигами в отрасли, когда не у всех сразу есть необходимая информация о крутящем моменте. У NS bikes проблема была со стойкой капельницы на некоторых из их моделей. «Поскольку продукты и технологии развиваются быстрыми темпами, мы столкнулись с некоторыми проблемами. Это действительно трудно избежать. Один из них был, когда в индустрии появились дроппер-посты. Имея в виду наши взрывозащищенные мотоциклы для бездорожья, мы склонны чрезмерно затягивать зажимы подседельного штыря, что может привести к снижению производительности.Как только мы обнаружили проблему, мы ввели процедуру [torque]. “

И, наконец, что не менее интригующе, байкам Raaw пришлось немного изменить характеристики крутящего момента, чтобы выдержать нагрузки, воздействующие на их милую гравитационную раму. Торенбек сказал: «Нам пришлось увеличить крутящий момент на главном шарнире, потому что мы недооценили необходимый зажим».

Вот и все. Увидимся прямо здесь, на Singletracks, в следующем выпуске Riding Rainbow!


Покажите свою поддержку

Станьте сторонником Singletracks Pro сегодня и наслаждайтесь такими преимуществами, как просмотр без рекламы.

С вашей поддержкой мы можем предоставлять бесплатную информацию по всему миру и оригинальный контент, созданный нашей командой независимых журналистов.

Решите проблемы с точностью вашего современного дульнозарядного устройства

Когда я впервые купил свой современный встроенный дульнозарядное устройство, я полагался на советы слишком многих людей, которые не знали, о чем говорят. Я признаю все B.S. сейчас, но тогда я был рад любому совету, который мог получить. Этот плохой совет отбросил меня на много месяцев назад, прежде чем я научился чистить, заряжать и точно стрелять.

Я был не единственным начинающим дульнозарядником, которому давали плохой совет. На этой неделе я наблюдал за двумя молодыми людьми, пытающимися стрелять из своих новых дульнозарядных устройств.

Я говорю «стараюсь», потому что больше не считаю, что 6-дюймовые группы на 50 ярдах выполняют свою работу.

Большинство современных дульнозарядных устройств должны быть способны стрелять группами в один дюйм на 100 ярдов, даже если не каждый стрелок. У них были проблемы, потому что им давали те же плохие советы, что и мне.

Какой плохой совет мне дали? Вот несколько примеров:

Бесплатные плохие советы во время обучения стрельбе из дульнозарядного ружья

  • Всегда используйте патроны Magnum (150 гран) в пистолете Magnum
  • Используйте пули Power Belt, потому что они легко заряжаются
  • Не нужно чистить ствол после каждого выстрела

Если вы еще не смеетесь надо мной, то вы тот человек, для которого я написал этот пост, и я могу помочь вам стрелять точнее.

Хотите еще раз посмеяться над моим счетом?

Я также потратил несколько недель, пытаясь научиться «приправлять» свою бочку, как чугунную сковороду. Чистая ерунда, но вернемся к насущной проблеме — достижению точности в 1 дюйм с помощью дульнозарядного устройства.

Почему бы не использовать патроны Magnum?

Итак, почему бы нам не использовать максимальные заряды в 150 гран, если наши ружья выдерживают такую ​​нагрузку? Само собой разумеется, что максимальная нагрузка создает максимальную скорость, которая создает более плоскую траекторию.Настильная траектория и повышенная энергия в точке попадания обычно являются хорошими характеристиками для охоты.

По одной причине, есть много дульнозарядных устройств, которые не способны стрелять патронами, близкими к «магнум». Не проверяйте заряды современного пороха в дульнозарядном устройстве, если вы не уверены, что оно выдержит такое давление.

По другой причине даже массовое современное оружие может иметь свои особенности. Некоторые ружья стреляют лучше всего с разными пулями и разным количеством пороха.Ваша работа заключается в том, чтобы обнаружить эту комбинацию, и она требует систематического тестирования, чтобы найти наилучшую комбинацию.

Различия между стволами и пулями дульнозарядного устройства

Во-первых, у разных производителей стволов 50 кал могут быть стволы разного размера. Стволы Thompson Center (TC) очень стабильно производятся диаметром 0,500 дюйма. Стволы Savage всегда имеют диаметр 0,501 дюйма, а у винтовок Knight — 0,502 дюйма. Другие бренды могут отличаться от одного пистолета к другому.

Кроме того, пули 45-го калибра, которые мы используем в наших дульнозарядных ружьях 50-го калибра, не все точно имеют размер 0,45 дюйма. На самом деле пули Hornady имеют диаметр 0,452 дюйма, пули Barnes — 0,451 дюйма, а пули Sierra — 0,4515 дюйма. Поддоны, которые идут с этими пулями, также имеют разную толщину, поэтому должно быть очевидно, что разные стволы будут работать лучше с разными комбинациями пули и поддона, потому что они подходят по-разному. Я узнал, что пули дульнозарядного устройства Barnes T-EZ лучше всего стреляют из моего TC Pro Hunter.

Почему бы не использовать пули PowerBelt?

А как насчет пуль Powerbelt? Есть так легко загрузить. Соврал ли мне продавец в магазине спорттоваров? Нет, пули Powerbelt, вероятно, хорошо сработали для него в его дульнозарядном устройстве, но они не сработали в моем бисе TC. Я никогда не мог стрелять лучше, чем 3-дюймовые группы с Powerbelt (245 или 295 гран Aerotip) на 100 ярдов. Кроме того, позже я узнал, что у Powerbelt плохие баллистические коэффициенты и очень плохое удержание веса по сравнению с другими пулями.Ищите в будущем пост об изготовлении рыболовных грузил из пуль Powerbelt.

Действительно ли нужно чистить ствол после каждого выстрела?

Нет, если вы стреляете просто для удовольствия, но если вы хотите стрелять на точность, например, при прицеливании или работе с зарядом, тогда Да! Вам действительно нужно чистить ствол и затвор после каждого выстрела (или каждого второго выстрела).

ПРИМЕЧАНИЕ: Я стреляю два раза перед чисткой. Один раз чистым стволом по одной цели и один раз грязным стволом по второй цели.Я использую порох для первого чистого выстрела из ствола и перезаряжаю патроны для быстрого второго выстрела. Почему бы не попрактиковаться, как будто мы на охоте? Если промазать на охоте, то придется быстро перезаряжаться и делать второй выстрел из грязного ствола.

Стабильная стрельба требует последовательной загрузки и очистки. Насколько постоянным может быть заряд, если вы насыпаете всю оставшуюся грязь поверх пороха, когда сажаете пулю? Грязь смешивается с порохом и увеличивает расстояние пули от искры.Кроме того, как пуля может постоянно выходить из ствола, когда он иногда чистый, иногда немного грязный, а иногда действительно грязный?

Вы когда-нибудь задумывались о нецелесообразности использования пеллет с отсутствующей стружкой? И есть ли разница, если вы иногда дробите пули, забивая их в ствол?

Я читал статьи, в которых утверждается, что канал ствола будет более однородным, если вы не протираете его после каждого выстрела, потому что протирание приводит к несоответствиям. Я согласен с тем, что неравномерное мазание может быть проблемой, но последовательное мазание, смазка и сушка должны создать более стабильный ствол, чем отсутствие мазка.В любом случае, я знаю, что помогло мне, а именно чистить ствол и затвор после каждого выстрела.

Я предлагаю вам попробовать оба способа и посмотреть, что вы думаете. Какой метод дает вам самые маленькие группы?

Как точно стрелять из дульнозарядного устройства

Итак, как я сбежал с темной стороны и вернулся на правильный путь? Это очень простой процесс, но требует шагов.

  1. Постоянная очистка
  2. Постоянная загрузка
  3. Последовательная стрельба
  4. Систематические испытания пороховых зарядов и пуль

Постоянная очистка и загрузка — простые задачи, но требующие организованности и дисциплины.Стрельба — скоропортящийся навык, который мы все должны постоянно практиковать, чтобы оставаться на высоте. Я предлагаю при прицеливании с помощью дульнозарядного устройства или при проверке оптимального заряда для вашего ружья использовать сошки, мешки с песком или упоры для скамьи, чтобы устранить как можно больше вариаций стрелка.

Моя нагрузка для Thompson Center Encore

Для оленя-мула наиболее точным зарядом для моего TC Encore является поддон Barnes T-EZ весом 250 гран и пуля с 95 гранами пороха Pyrodex Select.Я использую капсюли Federal или Remington 209. Ничего особенного, но это работает для меня.

Для охоты на лося я использую поддон Barnes T-EZ на 290 гран и пулю с порохом Pyrodex Select на 120 гран.

Для повторных выстрелов во время тренировок и охоты я использую 100 гран Pyrodex Pellets с пулей Barnes T-EZ 250 гран и 110 или 120 гран с пулей Barnes T-EZ 290 гран. (110 гран = 50+30+30; 120 гран = 4 х 30).

Я написал несколько статей о точности дульнозарядного устройства, пулях для дульного заряжания и систематических тестах нагрузки: (Найдите правильную пулю для вашей винтовки) и (Достаточно ли вам подходят 6-дюймовые группы?).

Не знаешь, почему ты промазал оленя или лося своим дульнозарядным устройством? Это может иметь какое-то отношение к тем 6-дюймовым группам на расстоянии, которые автоматически превращаются в 12-дюймовые группы (или хуже) в полевых условиях.

Наверное, я в некотором роде курильщик… Теперь, когда я знаю, что современные винтовки могут стрелять плотными группами, я схожу с ума, видя людей, которые довольствуются меньшим, особенно если они планируют яростно швырять эти пули в оленей и лось.

Я написал книгу о том, как научиться метко стрелять из дульнозарядного ружья.Узнайте больше о моей книге «Современное руководство по заряжанию, стрельбе и очистке дульного ружья для повышения точности», в которой я делюсь плохой информацией, которую мне дали, ошибками, которые я сделал, и ценными советами, которые я узнал в процессе.

Дополнительные советы, обзоры и информация на открытом воздухе:

Каковы различия между высокопрочными болтами и обычными болтами?

Каковы различия между высокопрочными болтами и обычными болтами?

Что такое обычный болт?


Обыкновенный болт, мы обычно относимся к болту с низкими требованиями к уровню прочности, и в целом это обычный болт с 4.8 уровень. Болты с низкой твердостью и прочностью обычно изготавливаются из обычной винтовой проволоки. Твердость, прочность, натяжение плеча и крутящий момент обычных болтовых материалов не очень высоки, не очень высоки. Высокопрочный болт обычно относится к высокопрочному болту. Его материал винта, материал болта и материал болта относительно хороши, а его твердость также относительно высока. Более того, после производства и изготовления болт будет закален. Доведите болт до требуемой прочности класса высокопрочного болта.


Классы характеристик болтов для соединения стальных конструкций делятся на более чем 10 классов, таких как 3,6, 4,6, 4,8, 5,6, 6,8, 8,8, 9,8, 10,9 и 12,9. Болты марки 8,8 и выше изготавливают из низкоуглеродистой легированной или среднеуглеродистой стали и подвергают термической обработке (закалке и отпуску). Их обычно называют высокопрочными болтами, а остальные обычно называют обычными болтами. Знак качества болта состоит из двух частей чисел, которые соответственно представляют номинальное значение прочности на растяжение и отношение предела текучести материала болта.Например, болт класса прочности 4.6 означает:

  • 1. Номинальная прочность материала болта на растяжение достигает 400 МПа;
  • 2. Коэффициент текучести материала болта составляет 0,6;
  • 3. Номинальный предел текучести материала болта составляет 400 × 0,6 = 240 МПа.

Класс производительности – высокопрочный болт 10,9, а материал может достигать:

  • 1. Номинальная прочность материала болта на растяжение до 1000 МПа;
  • 2. Коэффициент текучести материала болта равен 0.9.

Технология обработки болтов


Предварительное покрытие


Катанка горячекатаная (холодное волочение) – сфероидизирующий (размягчающий) отжиг – механическое удаление окалины – Травление – холодное волочение – холодная ковка – нарезание резьбы – термообработка – Контроль

Стальная конструкция

При производстве крепежа важно правильно выбрать материал крепежа, потому что характеристики крепежа тесно связаны с его материалом. Если материалы выбраны неправильно или неправильно, производительность может не соответствовать требованиям, срок службы может быть сокращен, даже могут произойти несчастные случаи или трудности с обработкой, а стоимость производства высока, поэтому выбор крепежных материалов является очень важным. связь.Холодноштампованная сталь представляет собой крепёжную сталь с высокой взаимозаменяемостью, производимую методом холодной штамповки. Поскольку он формируется путем металлопластиковой обработки при комнатной температуре, каждая деталь имеет большую степень деформации и имеет высокую скорость деформации. Таким образом, требования к производительности стального сырья для холодной высадки очень строгие. На основе многолетней производственной практики и исследований пользователей в сочетании с характеристиками GB/t6478-2001 «Технические условия для холодной высадки и холодной штамповки стали» GB/t699-1999 «высококачественная углеродистая конструкционная сталь» и jisg3507-1991 «катанка из углеродистой стали для холодной высадки стали», требования к материалам класса 8.8 и 9.8 болты и винты взяты в качестве примеров для определения различных химических элементов. Если содержание С слишком велико, свойство холодного формования будет снижено; если он слишком низкий, механические свойства детали не могут быть удовлетворены, поэтому он устанавливается на уровне 0,25–0,55 %. Mn может улучшить проницаемость стали, но добавление слишком большого количества Mn может укрепить структуру матрицы и повлиять на способность к холодной штамповке; он имеет тенденцию способствовать росту аустенитного зерна во время закалки и отпуска деталей, поэтому он принимается равным 0.45% – 0,80% на международной основе. Si может укрепить феррит и снизить способность к холодной штамповке. Определено, что удлинение материала меньше или равно 0,30%. S、 P. как элементы-примеси, их присутствие приведет к сегрегации вдоль границы зерен, что приведет к охрупчиванию границ зерен и ухудшению механических свойств стали. Его следует максимально уменьшить, при этом P должен быть меньше или равен 0,030%, а S меньше или равен 0,035%. Б. Максимальное значение содержания бора равно 0.0,05%, потому что хотя элемент бора может значительно улучшить проницаемость стали, он также приведет к увеличению хрупкости стали. Содержание бора слишком велико, что очень неблагоприятно для таких деталей, как болты, винты и шпильки, которым требуются хорошие комплексные механические свойства.

Сфероидизирующий отжиг

Когда винты с потайной головкой и болты с шестигранной головкой под торцевой ключ изготавливаются методом холодной высадки, исходная структура стали напрямую влияет на способность к штамповке в процессе холодной высадки.В процессе холодной высадки пластическая деформация локального участка может достигать 60–80 %, поэтому сталь должна обладать хорошей пластичностью. Когда химический состав стали определен, металлографическая структура является ключевым фактором для определения пластичности. Обычно считается, что грубый крупный перлит не способствует холодной осадке, в то время как мелкий сферический перлит может значительно улучшить способность стали к пластической деформации. Для среднеуглеродистой стали и среднеуглеродистой легированной стали с более высокопрочными болтами перед холодной высадкой проводится сфероидизирующий (размягчающий) отжиг для получения однородного и тонкого сфероидизированного перлита, чтобы лучше удовлетворить фактические потребности производства.Для размягчающего отжига катанки из среднеуглеродистой стали температуру нагрева обычно поддерживают в критической точке стали. Как правило, температура нагрева не должна быть слишком высокой. В противном случае три цементита осаждаются вдоль границы зерен, вызывая растрескивание при холодной высадке. Для катанки из среднеуглеродистой стали применяют изотермический сфероидизирующий отжиг. После нагрева с AC1+ (20-30%) охлаждение печи немного ниже, чем у Ar1, а температура составляет около 700°С. В течение некоторого времени температура является изотермической, а затем печь охлаждается примерно до 500°С и охлаждается воздухом.Металлографическая структура стали изменяется от крупной до тонкой, от чешуйчатой ​​до шариковой, а скорость растрескивания при холодной высадке значительно снижается. Температура размягчения и отжига стали 35\45\ML35\swrch45k составляет 715-735 ℃, стали SCM435\40Cr\scr435 – 740-770 ℃, изотермическая температура 680-700 ℃.

Шелушение и удаление окалины

В процессе удаления пластины из оксида железа с холодновысадочной стальной катанки существует два метода: отслаивание, удаление окалины, механическое удаление окалины и химическое травление.Замена процесса химического травления катанки механическим удалением окалины не только повышает производительность, но и снижает загрязнение окружающей среды. Процесс удаления окалины включает в себя метод изгиба (круглое колесо с треугольной канавкой обычно используется для многократного изгиба катанки), девять методов распыления и т. д. Эффект удаления окалины хороший, но остаточная железная окалина не может быть удалена (скорость удаления оксидная окалина составляет 97 %), особенно когда сцепление окалины очень сильное, поэтому на механическое удаление окалины влияет толщина, структура и напряженное состояние окалины, которая используется для катанки из углеродистой стали для низкопрочных крепежных изделий (до уровень 6.8). После механического удаления окалины высокопрочные болты (класса 8,8 и выше) очищают от окалины катанкой. Чтобы удалить все оксидные отложения, их очищают от окалины с помощью процесса химического травления. Для катанки из низкоуглеродистой стали остаточный железный лист механического удаления окалины легко вызывает неравномерный износ тяги зерна. Когда отверстие для волочения сердечника прилипает к железному листу из-за трения катанки и внешней температуры, на поверхности катанки появляется продольная зернистость. Когда катанка представляет собой фланцевый болт с холодной высадкой или винт с цилиндрической головкой, на головке появляется микротрещина.Более 95% причин вызваны царапинами на поверхности проволоки в процессе волочения. Поэтому механическое удаление окалины не подходит для высокоскоростной вытяжки.

Вынуть

В процессе рисования есть две цели: одна — изменить размер исходных материалов; другой – получение основных механических свойств крепежных изделий за счет деформационного упрочнения. Для среднеуглеродистой стали, среднеуглеродистой легированной стали существует еще одна цель, а именно максимальное растрескивание пластинчатого цементита, полученного после контролируемого охлаждения катанки, в процессе волочения, чтобы подготовиться к последующему сфероидированию (размягчению) отжиг для получения гранулированного цементита. Однако, чтобы снизить стоимость, некоторые производители произвольно сокращают проходы волочения, а чрезмерная скорость уменьшения поверхности увеличивает склонность катанки к деформационному упрочнению, что напрямую влияет на характеристики холодной высадки катанки.Если распределение скорости обжатия каждого прохода не соответствует требованиям, это также приведет к трещинам при кручении в процессе волочения катанки. Трещины распределены вдоль продольного направления проволоки и с определенным периодом будут вскрываться в процессе холодной высадки проволоки. Кроме того, при плохой смазке в процессе волочения на холоднотянутой катанке также могут появиться регулярные поперечные трещины. В то же время, тангенциальное направление волочильного штампа не является концентричным с волочильным штампом, что приведет к износу единственного бокового прохода волочильного штампа, сделает внутреннее отверстие некруглым, вызовет деформацию волочения волочильного штампа. проволока в окружном направлении должна быть неровной, а округлость проволоки выходит за пределы допуска.В процессе холодной высадки поперечное напряжение проволоки неравномерно, что повлияет на квалифицированную скорость холодной высадки. В процессе волочения катанки качество поверхности проволоки ухудшается из-за слишком большой части скорости обжатия, в то время как слишком низкая скорость обжатия не способствует фрагментации пластинчатого цементита, и трудно получить столько гранулированного цементита. насколько это возможно, то есть низкая скорость сфероидизации цементита, что очень плохо сказывается на характеристиках катанки при холодной высадке.Для катанки и катанки, изготовленных методом волочения, часть коэффициента обжатия регулируют в пределах 10–15 %.

Холодная ковка

Как правило, головка болта изготавливается методом холодной штамповки пластика. По сравнению с процессом резки металлическое волокно (металлическая проволока) является непрерывным по форме изделия, без разреза посередине, поэтому прочность изделия повышается, особенно механические свойства превосходны. Процесс холодной штамповки включает в себя резку и формование, холодную высадку с одним щелчком, двойное нажатие и автоматическую холодную высадку с несколькими станциями.Автоматическая холодновысадочная машина выполняет штамповку, осадку, экструзию и обжатие в нескольких штампах. Характеристики обработки исходной заготовки, используемой на одностанционной или многостанционной автоматической машине холодной высадки, заключаются в том, что размер материала составляет 5-6 метров в длину или вес 1900-2000 кг. Характеристики технологии обработки заключаются в том, что холодная осадочное формование – это не использование предварительно вырезанной одиночной заготовки, а использование самой автоматической машины холодной осадки путем резки прутка и проволоки и осадки (при необходимости) заготовки.Перед выдавливанием полости заготовке необходимо придать форму. Путем формовки можно получить заготовки, соответствующие технологическим требованиям. Перед осадкой, обжатием и выдавливанием вперед заготовку не нужно изменять. После раскроя заготовка отправляется на осадочно-формовочную станцию. Рабочее положение может улучшить качество заготовки, уменьшить формовочное усилие следующего рабочего положения на 15-17% и продлить срок службы штампа. Производственный болт может иметь многократное уменьшение.Точность холодной осадки также связана с выбором метода формования и используемого процесса. Кроме того, она также зависит от конструктивных особенностей используемого оборудования, технологических характеристик и их состояний, точности штампа, срока службы и степени износа. Для высоколегированной стали, используемой при холодной высадке и экструзии, шероховатость рабочей поверхности штампа из цементированного карбида не должна превышать RA = 0,2 мкм. Когда шероховатость рабочей поверхности такого штампа достигает RA = 0.025-0,050 мкм, имеет самый высокий срок службы.

Обработка резьбы

Резьба болта, как правило, подвергается холодной обработке, так что заготовка резьбы в пределах определенного диапазона диаметров может быть сформирована с помощью давления винтовой пластины (накатного штампа) через винтовую пластину (накатного штампа). Пластмассовая обтекаемая часть резьбы может быть получена без обрезания, прочность увеличена, точность высокая, а качество однородное, поэтому она широко используется. Для получения наружного диаметра резьбы конечного продукта требуемый пустой диаметр резьбы отличается, потому что он ограничен точностью резьбы, независимо от того, имеет ли материал покрытие или нет.Накатывание (натирание) резьбы относится к технологическому способу формирования зубьев резьбы пластической деформацией. Он представляет собой накатную (накатную) матрицу с тем же шагом и профилем, что и обрабатываемая резьба, которая выдавливает цилиндрическую заготовку, заставляя заготовку вращаться, и, наконец, переносит профиль на накатной матрице на заготовку для формирования резьбы. Общим моментом обработки накатывания (натирания) резьбы является то, что количество оборотов накатки не должно быть слишком большим, если оно слишком велико, эффективность низкая, а поверхность зубьев резьбы легко вызывает явление разделения. или беспорядочное изгибание.Наоборот, если число витков слишком мало, диаметр резьбы может легко выйти за пределы круглого сечения, а давление на начальном этапе прокатки ненормально увеличивается, что приводит к сокращению срока службы штампа. Распространенные дефекты накатывания резьбы: поверхностная трещина или царапина на резьбовой части; неупорядоченная нить; из круглой части резьбы. Если эти дефекты встречаются в большом количестве, они будут обнаружены на этапе обработки. Если количество вхождений невелико, производственный процесс не заметит, что эти дефекты перейдут к пользователям, вызывая проблемы.Поэтому мы должны обобщить ключевые проблемы условий обработки и контролировать эти ключевые факторы в производственном процессе.

Обработка

Высокопрочный крепеж должен быть отпущен в соответствии с техническими требованиями. Целью термической обработки и отпуска является улучшение комплексных механических свойств крепежных изделий для обеспечения заданного соотношения прочности на растяжение и предела текучести изделий. Технология термической обработки оказывает существенное влияние на высокопрочный крепеж, особенно на его внутреннее качество.Поэтому, чтобы производить качественный высокопрочный крепеж, мы должны иметь передовые технологии и оборудование для термообработки. Из-за большого производства высокопрочных болтов, низкой цены и относительно тонкой и относительно точной конструкции винта, оборудование для термообработки должно иметь большую производственную мощность, высокую степень автоматизации и хорошее качество термообработки. С 1990-х годов лидирующие позиции занимает производственная линия непрерывной термообработки в защитной атмосфере.Печь с ударным подом и ленточная печь особенно подходят для термической обработки и отпуска мелких и средних крепежных изделий. В дополнение к хорошей герметизации печи, линия закалки и отпуска также имеет усовершенствованный компьютерный контроль атмосферы, температуры и параметров процесса, сигнализацию неисправности оборудования и функции отображения. Высокопрочные крепежные детали могут автоматически контролироваться от загрузки, очистки, нагрева, закалки, очистки, отпуска и окраски до производственной линии, что эффективно гарантирует качество термообработки.Обезуглероживание резьбы приведет к тому, что крепежный элемент сработает первым, когда он не выдержит сопротивления, требуемого механическими свойствами, что сделает резьбовой крепеж непригодным и сократит срок его службы. Из-за обезуглероживания сырья при неправильном отжиге слой обезуглероживания сырья будет углубляться. В процессе закалки и отпускной термообработки часть окислительных газов обычно вводят извне печи. Ржавчина стальной проволоки или остатки на поверхности катанки после холодного волочения также разлагаются после нагревания в печи и реагируют с образованием некоторого количества окисляющего газа.Например, поверхностная ржавчина стальной проволоки, которая состоит из карбоната и гидроксида железа, после нагревания разлагается на CO 2 и H 2 O, что усугубляет обезуглероживание. Результаты показывают, что степень обезуглероживания среднеуглеродистой легированной стали более серьезная, чем у углеродистой стали, а самая быстрая температура обезуглероживания составляет 700-800 ℃. Из-за быстрого разложения насадок на поверхности стальной проволоки на двуокись углерода и воду при определенных условиях, если газ в печи с непрерывным сетчатым ленточным конвейером не контролируется должным образом, обезуглероживание шнека также будет за пределами допуска.Когда высокопрочный болт формируется путем холодной осадки, обезуглероживающий слой сырья и отжига не только все еще существует, но и выдавливается на верхнюю часть резьбы. Для поверхности крепежа, нуждающейся в закалке, не достигается требуемая твердость, а ее механические свойства (особенно прочность и износостойкость) снижаются. Кроме того, обезуглероживание поверхности стальной проволоки, поверхность и внутренняя структура имеют различный коэффициент расширения, что может привести к образованию поверхностных трещин во время закалки.Поэтому необходимо предохранять верх резьбы от обезуглероживания при закалке и нагреве, а обезуглероженные крепежные элементы сырья правильно науглероживать. Преимущество защитной атмосферы в печи с сетчатым конвейером должно быть отрегулировано таким образом, чтобы оно было в основном равным исходному содержанию углерода в деталях с углеродным покрытием, чтобы обезуглероженные крепежные детали могли медленно восстанавливаться до исходного содержания углерода, а углеродный потенциал устанавливается на уровне 0,42% – 0,48% %Поэтому температура углеродного покрытия такая же, как и при закалке и нагреве, и ее нельзя проводить при высокой температуре, чтобы избежать влияния крупных зерен на механические свойства.К проблемам качества, которые могут возникнуть в процессе закалки, отпуска и закалки крепежных изделий, относятся: недостаточная твердость в закаленном состоянии; неравномерная твердость в закаленном состоянии; деформация закалки вне допуска; закалка трещин. Такого рода проблемы в полевых условиях часто связаны с сырьем, закалочным нагревом и закалочным охлаждением. Правильная постановка процесса термической обработки и стандартизация производственного и операционного процесса часто позволяют избежать подобных аварий качества.

Тест

В заключение, технологические факторы, влияющие на качество высокопрочных крепежных изделий, включают конструкцию стали, сфероидизирующий отжиг, шелушение и удаление окалины, волочение, холодную высадку, обработку резьбы, термообработку и т. д., иногда наложение различных факторов.

Технологический процесс


Процесс нанесения покрытия Ni-P на высокопрочные болты состоит из трех частей:

  • Первая часть – это процесс предварительной обработки, включающий проверку точности и внешнего вида, ручное удаление масла, удаление масла погружением, травление, электрическую активацию и мгновенное никелирование перед высокопрочным покрытием болтов;
  • Вторая часть представляет собой процесс химического никелирования;
  • Третья часть — это процесс последующей обработки, включающий термообработку водородным приводом, полировку и проверку готовой продукции.

А именно: проверка химического состава болта → проверка точности и внешнего вида перед покрытием болта → ручное удаление масла → проверка внешнего вида → удаление масла погружением → промывка горячей водой → промывка холодной водой → кислотная промывка → промывка холодной водой → электрическая активация → промывка холодной водой → мгновенное никелирование → промывка холодной водой → промывка деионизированной водой → химическое никелирование → промывка деионизированной водой → промывка холодной водой → водородный привод → полировка → проверка готовой продукции.

Ключевые процессы


Процесс предварительной обработки является ключевым процессом для определения качества покрытия Ni-P для высокопрочных болтов. Целью этого процесса является удаление пассивирующего слоя с поверхности болта и предотвращение регенерации пассивирующей пленки. Реализация этого процесса напрямую определяет степень сцепления подложки и покрытия. Большинство несчастных случаев с качеством на производстве вызвано плохой предварительной обработкой болтов. Перед нанесением покрытия необходимо тщательно удалить масляное пятно, ржавчину и оксидную пленку с поверхности болта; отличие с обшивкой в ​​том, что ее надо осматривать более тщательно, а на незачищенные болты обшивка не допускается.

  • ① Проверьте болт; проверьте качество поверхности болта визуальным осмотром. Любой заусенец, оставшийся после обработки, должен быть удален, а острая кромка должна быть закруглена.
  • ② Удалите масло вручную, чтобы убедиться, что на поверхности подложки нет масляных пятен.
  • ③ Замочите болты, чтобы удалить масло; прокипятите болты в щелочной воде, чтобы удалить масляные пятна с поверхности.
  • ④ Кислотная очистка: чтобы предотвратить загрязнение щелочным обезжиривающим раствором ванны для мгновенного никелирования, раствор кислотной промывки используется для электроактивации перед мгновенным никелированием.
  • ⑤ Электроактивация; электроактивация раствором кислоты.
  • ⑥ Флэш-никелирование следует использовать для низколегированной стали, чтобы увеличить прочность сцепления между покрытием и подложкой.

Постобработка


Последующая обработка Ni-P покрытия включает два основных процесса: водородный привод и полировку.

  • ① В соответствии с положениями соответствующих стандартов температура водородного привода после нанесения покрытия составляет 200 ± 10 ℃, а время обработки составляет 2 часа.200 ℃ способствует устранению водородного охрупчивания, ослаблению внутреннего напряжения, улучшению адгезии между покрытием и подложкой и повышению коррозионной стойкости покрытия.
  • ② Полировка: полированный болт имеет яркий внешний вид, но для улучшения качества покрытия, выравнивания крошечных следов и получения блестящей зеркальной поверхности необходима полировальная машина для полировки покрытия.

Классификация высокопрочных болтов


Высокопрочный болт фрикционного типа: применяется для соединения балки и колонны стальной рамы, массивной перемычки, тяжелой крановой балки промышленного предприятия, тормозной системы и важной конструкции, несущей динамическую нагрузку.
Высокопрочный болт опорного типа: может использоваться для соединения на сдвиг в конструкции со статической нагрузкой, которая допускает небольшое скольжение, или в компонентах, которые косвенно несут динамическую нагрузку.
Высокопрочный болт на растяжение: когда болт находится под напряжением, усталостная прочность низкая. Под действием динамической нагрузки его несущая способность не может превышать 0,6p (P — допустимая осевая сила болта). Поэтому он подходит только для использования под статической нагрузкой, такой как фланцевое стыковое соединение сжимаемого элемента, Т-образное соединение и т. д.

Каковы различия между высокопрочными болтами и обычными болтами?


С точки зрения сырья:


Высокопрочные болты изготовлены из высокопрочных материалов. Винты, гайки и шайбы высокопрочных болтов изготовлены из высокопрочной стали, обычно используемой стали № 45, борсодержащей стали 40 и марганцево-титаново-бористой стали 20. Обычные болты обычно изготавливаются из стали Q235.

По классу прочности:


Широко используется высокопрочный болт

.Обычно используются классы прочности 8,8 и 10,9, из которых 10,9 – самый высокий.
Класс прочности обычных болтов ниже, обычно 4,4, 4,8, 5,6 и 8,8.

По напряженным характеристикам:


Высокопрочные болты создают предварительное натяжение и передают внешнее усилие за счет трения. Сила сдвига обычного болтового соединения передается сопротивлением сдвигу стержня болта и давлением стенки отверстия. Предварительное натяжение, создаваемое при затягивании гайки, очень мало, и его влиянием можно пренебречь.В дополнение к высокой прочности материала высокопрочного болта на болт также оказывается большое предварительное натяжение, так что давление выдавливания создается между соединительными элементами, так что существует большая сила трения, перпендикулярная направлению винта, и предварительное натяжение, коэффициент противоскольжения и сталь Все виды материалов напрямую влияют на несущую способность высокопрочных болтов.
В зависимости от характеристик напряжения его можно разделить на тип подшипника давления и тип трения.Минимальная спецификация высокопрочного болта – M12, обычно используется M16 ~ M30. Работа болта увеличенного размера нестабильна, поэтому его следует использовать осторожно при проектировании.

Требования к проверке высокопрочного болтового соединения до и после установки:


  • 1. Перед строительством коэффициент крутящего момента пары высокопрочных болтов с большой шестигранной головкой должен быть перепроверен в соответствии с заводским номером партии, а его среднее значение и стандартное отклонение должны соответствовать положениям действующего национального стандарта для проектирования, строительства. и приемка высокопрочного болтового соединения стальной конструкции; Предварительное напряжение пары высокопрочных болтовых соединений типа кручения должно быть повторно проверено в соответствии с номером заводской партии, а его среднее значение и стандартное отклонение должны соответствовать действующему национальному стандарту <Кодекс проектирования, изготовления и приемки высокопрочного болтового соединения. стальной конструкции>.
  • 2. Испытание на поверхностную твердость должно проводиться для высокопрочных болтов, соединенных со стальной решетчатой ​​конструкцией с помощью болтовых шаровых соединений, уровень безопасности которых соответствует уровню I и пролет которых превышает 40 м.
  • 3. Изготовитель и монтажная единица должны провести испытание на коэффициент сопротивления скольжению с производственной партией стальной конструкции в качестве единицы.
  • 4. После высокопрочного болтового соединения и установки необходимо провести проверку крутящего момента соединительной пары, которую можно разделить на проверку методом крутящего момента и проверку методом угла.Проверка крутящего момента должна быть завершена в течение 48 часов после 1 часа.
  • 5. Для проверки после окончательной затяжки высокопрочных болтов можно визуально осмотреть высокопрочные болты типа сдвига на кручение, чтобы увидеть, отвинчена ли сливная головка на конце болта; высокопрочные болты с большой шестигранной головкой можно проверять один за другим «методом удара молотком». В методах используется палец, чтобы нажать на соответствующую сторону гайки (как можно ближе к шайбе), и использовать небольшой молоток 0.Вес 3-0,5 кг, чтобы постучать по соответствующей другой стороне гайки. Если палец чувствует легкую вибрацию, значит, он квалифицирован. Если вибрация большая, значит недотянут и не затянут. Если палец совсем не вибрирует, значит, он перетянут. Так как после перетягивания болт может иметь пластическую деформацию, во избежание замедленного разрушения болта следует заменить перетягивающий болт.
Разница между фрикционным и напорным соединением высокопрочного болта:

Высокопрочное болтовое соединение предназначено для зажима пластин соединительной пластины за счет большого предварительного натяжения в стержне болта, которого достаточно для создания большой силы трения, чтобы улучшить целостность и жесткость соединения.При воздействии силы сдвига, в соответствии с различными требованиями к конструкции и нагрузке, его можно разделить на два типа: высокопрочное болтовое соединение с трением и высокопрочное болтовое соединение с давлением. Существенное различие между ними заключается в том, что предельное состояние отличается. Тем не менее, это один и тот же болт, но существуют большие различия в методах расчета, требованиях, сфере применения и т. д.
В конструкции сдвига соединение типа трения с высоким -прочность болта – это предельное состояние, когда внешнее усилие сдвига достигает максимального трения, обеспечиваемого усилием затяжки болта между контактными поверхностями пластин, то есть обеспечения того, чтобы внутреннее и внешнее усилие сдвига соединения не превышало максимальной силы трения в течение всего периода службы.Пластина не будет иметь относительной деформации скольжения (всегда сохраняется первоначальный зазор между винтом и стенкой отверстия), а соединенная пластина будет нагружена как упругое целое.
В расчете на сдвиг допустимая внешняя сила сдвига превышает максимальную силу трения в высокопрочном болтовом соединении подшипника. Относительная деформация скольжения между соединительными пластинами происходит до тех пор, пока стержень болта не коснется стенки отверстия. После этого соединение передается сдвигом корпуса болта и трением между стенкой отверстия и контактной поверхностью пластины, и, наконец, одновременная интерпретация касательного напряжения осуществляется сдвигом вала или разрушением. стенки отверстия.
Одним словом, высокопрочный болт фрикционного типа и высокопрочный болт нажимного типа на самом деле представляют собой один и тот же тип болта, только если в конструкции учитывается скольжение. Высокопрочный болт фрикционного типа не должен скользить, и болт не должен выдерживать поперечную силу. Как только он проскальзывает, считается, что конструкция находится в состоянии отказа, что является относительно зрелой технологией; Высокопрочный болт нажимного типа может скользить, и болт также испытывает усилие сдвига, а окончательное разрушение эквивалентно разрушению обычного болта (срез болта или сжатие стальной пластины).

По условиям использования:


Высокопрочные болты обычно используются для соединения основных элементов строительных конструкций. Обычные болты можно использовать повторно, а высокопрочные болты нельзя использовать повторно. Болты высокой прочности обычно используются для неразъемных соединений.
Высокопрочный болт представляет собой предварительно напряженный болт. В фрикционном типе используется динамометрический ключ для приложения указанного предварительного напряжения, а в нажимном типе отвинчивается сливная головка. Обычные болты имеют плохое сопротивление сдвигу, поэтому их можно использовать во вторичных конструкциях.Обычные болты нужно только затянуть.
Высокопрочное болтовое соединение имеет преимущества простой конструкции, хороших механических характеристик, разъемных и заменяемых, сопротивления усталости и отсутствия ослабления при динамической нагрузке. Это очень перспективный метод подключения.
Высокопрочный болт должен затягивать гайку специальным ключом, чтобы болт производил огромное и контролируемое предварительное натяжение. Через гайку и опорную плиту на соединяемые детали создается одинаковая предварительная нагрузка.Под предварительным давлением будет большое трение по поверхности соединяемых деталей. Очевидно, что пока осевая сила меньше этого трения, компоненты не будут скользить и соединение не будет повреждено. Это принцип высокопрочного болтового соединения.
Высокопрочное болтовое соединение основано на трении между контактными поверхностями соединителей, что предотвращает их скольжение. Чтобы контактные поверхности имели достаточное трение, необходимо увеличить усилие прижима и коэффициент трения контактных поверхностей компонентов.Усилие смыкания между деталями достигается приложением к болту предварительного натяжения, поэтому болт должен быть изготовлен из высокопрочной стали, что называется высокопрочным болтовым соединением.
В высокопрочном болтовом соединении коэффициент трения оказывает большое влияние на несущую способность. Тест показывает, что на коэффициент трения в основном влияет форма контактной поверхности и материал компонентов. Чтобы увеличить коэффициент трения контактной поверхности, для обработки контактной поверхности компонентов в зоне соединения часто используются пескоструйная обработка и очистка проволочной щеткой.На самом деле существует два типа высокопрочных болтов: фрикционного типа и нажимного типа.

Критерием силы сдвига высокопрочного болта фрикционного типа является то, что сила сдвига, вызванная расчетной нагрузкой, не превышает силы трения. Критерием проектирования высокопрочного болта, несущего давление, является то, что тело стержня не срезается, а пластина не раздавливается.

Источник: Китайский производитель крепежных изделий — Yaang Pipe Industry (www.steeljrv.com).

(Yaang Pipe Industry является ведущим производителем и поставщиком изделий из никелевого сплава и нержавеющей стали, включая фланцы из супердуплексной нержавеющей стали, фланцы из нержавеющей стали, фитинги для труб из нержавеющей стали, трубы из нержавеющей стали.Продукция Yaang широко используется в судостроении, атомной энергетике, морской технике, нефтяной, химической, горнодобывающей промышленности, очистке сточных вод, природном газе и сосудах под давлением и других отраслях промышленности.)

Если вы хотите получить дополнительную информацию о статье или поделиться с нами своим мнением, свяжитесь с нами по адресу [email protected]

Обратите внимание, что вас могут заинтересовать другие технические статьи, которые мы опубликовали:

10 хитростей, которые нужно знать инженерам о крепежных деталях – EngineerDog.ком

Вы ожидаете, что инженер будет знать все о таком базовом предмете, как гайки и болты, верно? Что ж, крепеж — это одна из тех тем, которые на первый взгляд кажутся простыми, но в них гораздо больше глубины, чем вы ожидали. Ниже приведены 10 трюков на эту «базовую» тему, которые могут вас удивить!

ОБНОВЛЕНО В МАРТЕ 2017 ГОДА: Мне стало известно, что доступны данные тестирования, которые опровергают мой первый пункт в этой статье. В интересах прозрачности и хорошей научной дискуссии я предоставил ссылки на все источники, упомянутые в конце пункта № 1.Столкнувшись с противоречивыми результатами тестов, если предположить, что методология и достоверность всех источников безупречны, разумно сделать вывод, что ваши результаты могут отличаться.  Многие факторы могут существенно повлиять на результаты испытаний, включая отклонения от производственного процесса, крепежных и зажимных материалов, термической обработки, обработки поверхности, условий окружающей среды и диаметра болта.

1. Разрезные шайбы экспериментально доказали свою неэффективность. Блокирующие устройства и могут даже способствовать самоотвинчиванию с течением времени. И все же я вижу эти вещи в использовании везде , так что дает?

Теоретически разрезные шайбы (также известные как стопорные шайбы или винтовые пружинные шайбы) должны работать, сжимая гайку и монтажную поверхность, когда вы их затягиваете. В этот момент острые края шайбы должны врезаться в гайку и монтажную поверхность, чтобы предотвратить вращение против часовой стрелки.

На практике раздельная шайба не может получить никакого сцепления с твердыми поверхностями и фактически не предотвращает вращение.Проблема в том, что разрезные шайбы плохо пружинят и достигают дна после небольшого процента (порядка 10%) от общей зажимной нагрузки болта.

Единственный   случай, когда разъемная шайба может оказаться полезной, – это крепление к мягким легко деформируемым поверхностям, таким как дерево, где упругость шайб и острые края действительно могут работать.

Доказательства против раздельных шайб начали накапливаться в 1960-х годах, когда джентльмен по имени Герхард Юнкер опубликовал некоторые из своих лабораторных экспериментов.Он изобрел машину специально для испытаний на воздействие вибраций на резьбовые соединения. Первое, что он обнаружил, заключалось в том, что поперечные вибрационные нагрузки производят гораздо больший разрыхляющий эффект, чем осевые вибрации. Хорошо знать.

Его второе открытие было сделано путем построения графика зависимости натяжения болта от циклов вибрации для создания «диаграммы затухания предварительного натяга». Когда он сравнил ослабление предварительного натяга комбинации болта и разрезной шайбы с болтом в одиночку, он обнаружил, что разрезная шайба приводит к более быстрому ослаблению соединения, как показано ниже.*

Не волнуйтесь, есть лучшие варианты запирания. Химические фиксаторы, такие как Loctite, стопорные гайки с деформированной резьбой и гайки Nyloc   , должны быть вашими повседневными стопорными устройствами. Если у вас есть немного денег, чтобы сжечь, то шайбы с клиновым замком (Nord-lock) и гайки с зубчатым фланцем
, вероятно, лучший способ.

Когда на кону стоит жизнь, вы можете захотеть использовать «фиксирующее устройство», такое как корончатая гайка или шлицевая гайка. Никакая вибрация не нарушит этот тип соединения:

Так как это наверняка всколыхнет все, когда вы упомянете парней в офисе, я предоставил свои источники ниже.

A) Статья 1 на сайте Boltscience.com, Статья 2 на сайте Boltscience.com и Статья 3 на сайте Boltscience.com, осуждающие разрезные шайбы
B) Файл в формате pdf с сайта hillcountryengineering.com, осуждающие разрезные шайбы
генерируются графики затухания предварительной нагрузки.
*E) Альтернативное тестовое видео № 1, в котором приводится контраргумент в пользу раздельных шайб.
*F) Альтернативное тестовое видео № 2, в котором приводится контраргумент в пользу раздельных шайб.

.

№2. На соединения с двойной гайкой с контргайками влияет порядок зажима. Пока я говорю о методах стопорения болтов, я поделюсь еще одним интересным: для соединений с двойной гайкой, включающих использование контргайки и стандартной гайки, ДЕЙСТВИТЕЛЬНО важно, в каком порядке вы их устанавливаете.
Контргайка должна давай первым! В противном случае эффективность гайки сильно снижается. Двойная гайка Источник.

 

Прежде чем я перейду к следующему, мне нужно уточнить разницу между статическими нагрузками и усталостными нагрузками.Статические нагрузки не меняются со временем. Если болт рассчитан на растяжение при натяжении 3000 фунтов, любая статическая нагрузка меньше этой не будет иметь постоянного эффекта.

Однако, если вы изменяли , приложенную нагрузку с течением времени, вы можете утомить болт, пока он не сломается, используя менее чем 3000 фунтов! Точно так же, как небольшой ручей может вырезать Гранд-Каньон, усталостные нагрузки постепенно разрушают структурную целостность крепежа с течением времени.

№3.Взаимосвязь между усталостной нагрузкой и количеством циклов до разрушения болта можно предсказать с помощью экспериментов. Оказывается, можно достаточно точно предсказать количество циклов при сбое, выполнив всего три эксперимента (хотя я бы рекомендовал провести как минимум 6, чтобы достичь реальной точности). Все, что требуется, — это несколько точек данных и линия регрессии, чтобы создать кривую усталостной долговечности с большим числом циклов (также известную как кривая S-N).

Мы не помещаем предельную статическую нагрузку на график, но если бы мы это сделали, это была бы самая высокая точка на оси «приложенная нагрузка» и нулевая точка на оси «циклов».

Почему это полезно? Теперь, когда вы знаете, что болты могут сломаться от небольших усталостных нагрузок, представьте, что вы пытаетесь построить мост, используя заклепочные или болтовые соединения. Как вы могли верить, что у вас, или , была достаточно большая застежка? Оказывается, усталостные нагрузки ниже определенного порога никогда не приведут к поломке крепежа.

В качестве очень общей оценки болту потребуется бесконечное количество циклов для разрушения, если усталостная нагрузка составляет около 30% (+/-15%) от предельной статической нагрузки.Можно ожидать, что болт сломается через несколько тысяч циклов, если усталостная нагрузка составляет около 80% (+/-10%) от предельной статической нагрузки. (Примечание: точный процент может значительно варьироваться в зависимости от состава материала и условий окружающей среды.)

 

№4. (ОБНОВЛЕНО) Для максимальной прочности затягивайте болты до предела текучести… Для максимальной прочности не делайте этого!  Существует распространенное заблуждение, что болт в надежно закрепленном соединении непроницаем для внешних сил, если они не превышают зажатой нагрузки соединения.

То есть миф гласит, что болт, зажатый с усилием 500 фунтов, не будет подвергаться дополнительному напряжению, если внешние силы, приложенные к зажиму, не превысят 500 фунтов. Это не так! На самом деле ЛЮБАЯ дополнительная нагрузка, какой бы малой она ни была, увеличивает натяжение болта. Но не в соотношении 1:1.
Думайте о натяжении закрепленного соединения, как если бы это были две сложенные друг на друга пружины. Обе пружины ощутимо растягиваются, но более слабая растягивается больше. Часть внешней нагрузки воспринимается стыком, а часть – застежкой.

  Чтобы было предельно ясно, когда вы затягиваете гайку, болт сжимает две части вместе. Сам болт имеет внутреннюю силу реакции, равную амплитуде силы сжатия, но сам болт находится в состоянии растяжения. Если бы вы построили график натяжения болта при затягивании гайки, график выглядел бы так, как показано ниже. Чтобы получить наибольшую зажимную силу от болта, мы должны полностью затянуть его до предела текучести.Еще немного силы, и болт войдет в пластиковую область и необратимо деформируется.

На практике инженеры так не проектируют. Поскольку любое дополнительное усилие приведет к деформации болта, вы должны оставить себе некоторый запас на ошибку. Инженеры выбирают натяжение болта, которое находится где-то между расчетным минимальным функциональным усилием зажима и усилием текучести…. а также с учетом погрешности метода измерения натяжения.

(Источники: Стандартный справочник Shingley и статья о Fastenal)

№5.На самом деле довольно сложно определить точную нагрузку, которую испытывает крепеж во время зажима. Теперь мы знаем, как важно избегать чрезмерной затяжки болта, но как узнать, когда поддается деформации?

    В повседневных целях усилие зажима можно приблизительно определить путем измерения момента затяжки. Рекомендуемый момент затяжки для крепежа определенного размера можно найти в моем калькуляторе размеров болтов или в таблице, подобной приведенной здесь. Альтернативный метод называется «поворот гайки», при котором вы затягиваете болт до тех пор, пока он не «почувствует себя плотно», а затем поворачиваете его еще на 90 градусов, чтобы обеспечить достаточную затяжку.

Эти методы работают нормально для большинства вещей, но некоторые критические приложения требуют, чтобы вы были уверены в силе зажима (например, космический корабль или большой вес над головой). Метод крутящего момента с трудом учитывает трение и смазку, но, по крайней мере, крутящий момент математически коррелирует с усилием зажима. С другой стороны, метод поворота гайки использует вращательное смещение, чтобы обойти влияние смазки, но он даже не учитывает силы.

Хотя есть варианты и получше.Шайбы, указывающие нагрузку, могут точно проверить нагрузку на болты, открывая мешок с краской после достижения определенной нагрузки. Их недостаток в том, что они работают только один раз. http://www.boltscience.com/pages/tighten.htm Другой вариант предлагает компания Smart Bolts, которая выпустила крепеж со встроенным индикатором натяжения. На сегодняшний день это наиболее точный метод измерения усилия затяжки болта. С другой стороны, одна коробка этих болтов может стоить примерно в 10 раз дороже, чем стандартный крепеж!

Отлично, я просто хотел бы позволить себе такой.

Сравнение различных методов затяжки с точки зрения точности.

№6. Если вы когда-либо проектировали деталь с резьбовым отверстием, вы, возможно, задавались вопросом: Сколько витков резьбы мне нужно для прочного соединения? большинство .

Болты на самом деле очень слабо растягиваются при приложении силы, что приводит к разной нагрузке на каждую резьбу.Из-за этого растяжения, когда вы прикладываете растягивающую нагрузку к резьбовой застежке, первая нить в точке соединения испытывает наибольший процент нагрузки. Отсюда нагрузка на каждый последующий поток уменьшается, как видно из таблицы ниже.

Дополнительные нити после шестой не будут дополнительно распределять нагрузку и не сделают соединение прочнее.  

Так сломается ли болт раньше, чем сорвется гайка? Да! Гайки обычно имеют не менее трех внутренних резьб, но стандарты толщины гаек были выбраны на основании того, что болт всегда будет выдерживать разрыв при растяжении до того, как гайка сорвется.

№7. Вы когда-нибудь видели застежку с рейтингом 2A или 3B и задавались вопросом, что это значит? Эта буквенно-цифровая комбинация используется для обозначения класса резьбы крепежного изделия. Классы резьбы включают 1–4 (от свободной до плотной), A (внешняя) и B (внутренняя). Эти оценки являются посадками с зазором, которые указывают на уровень помех во время сборки.

  • Класс 1 — хороший выбор, когда важна быстрая сборка и разборка.
  • Класс 2 является наиболее распространенным классом резьбы, поскольку он предлагает хороший баланс между ценой и качеством.
  • класса 3 лучше всего использовать в приложениях, требующих жестких допусков и прочного соединения.
  • Класс 4 является прецизионно герметичным, обычно используется для ходовых винтов и т.п.

#8. Все крепежные детали доступны с крупной или мелкой резьбой, и каждый вариант имеет свои преимущества.
Болты с мелкой резьбой имеют немного большую площадь поперечного сечения, чем болты с крупной резьбой того же диаметра, поэтому, если вы ограничены в размере болта из-за размерных ограничений, выберите мелкую резьбу для большей прочности.Мелкая резьба также является лучшим выбором при нарезании резьбы на тонкостенных элементах. Когда у вас нет большой глубины для работы, вы хотите использовать большее количество нитей на дюйм. Мелкая резьба также обеспечивает большую точность регулировки, поскольку для линейного перемещения требуется больше оборотов.

С другой стороны, болты с крупной резьбой менее подвержены поперечной резьбе во время сборки. Они также обеспечивают более быструю сборку и разборку, поэтому выбирайте их, если вы будете часто собирать деталь.Если резьба будет подвергаться воздействию суровых условий или химикатов, следует рассмотреть крепеж с крупной резьбой из-за более толстого покрытия/покрытия. Крепеж с крупной резьбой гораздо более распространен в Соединенных Штатах.

№9. Ожидаете ли вы, что болт будет прочнее или слабее при очень высоких температурах? А при криогенных температурах?

Большинство людей отвечают «слабее» на оба вопроса, но быть слабее при обеих температурах даже не имеет смысла, если подумать.Почему сталь должна быть самой прочной при любой типичной комнатной температуре? Это не .

Как правило, металлы являются прочными и хрупкими при низких температурах и мягкими и пластичными при высоких температурах, в диапазоне температур их твердой фазы . Комнатная температура — это просто еще одна неэкстремальная точка на кривой.

#10. Вы можете сделать болтовые соединения более устойчивыми к сдвиговым нагрузкам, используя продуманную конструкцию вместо болтов большего размера. Для максимальной прочности старайтесь использовать правильную длину резьбы для соединения. На изображении ниже вы можете видеть два идентичных соединения, за исключением того, что соединение справа имеет правильную длину резьбы. Он подвергает стержень болта (а не резьбу) воздействию приложенной нагрузки в соединительном шве.

При прочих равных условиях соединение справа будет прочнее, потому что хвостовик имеет большую площадь поперечного сечения и отсутствие концентрации напряжений.

Еще один хитрый прием – спроектировать соединения таким образом, чтобы прилагаемая нагрузка приходилась на несколько секций болта, а не только на одну секцию.На изображениях ниже есть два соединения. Тот, что справа, в два раза прочнее, чем тот, что слева, потому что ему пришлось бы срезать болт в двух местах, чтобы освободиться. Кроме того, конфигурация с одним сдвигом также может привести к изгибающим нагрузкам на крепеж и ослаблению соединения (см. № 1).

№11. Вы когда-нибудь проклинали день своего рождения, потому что только что выкрутили винт с крестообразным шлицем? Хотя хорошо, что отвертки Phillips не соскальзывают с винтов, как это происходит с плоской головкой, это настоящая боль, когда головка больше не может вращаться, потому что головка винта расплавилась в полый конус.

Как бы это ни было неприятно, оказывается, что винты с крестообразным шлицем — это , разработанные для снятия с помощью сужающегося острия и закругленных краев. Технический термин называется кулачковым движением, и каждый раз, когда это происходит, относительное поверхностное движение изнашивает ваш винт. Альтернативные головки винтов, такие как torx и pozidriv, специально разработаны для защиты от эксцентрика.

..

Если вам интересны интересные факты о крепеже, вам следует ознакомиться с «Справочником по гайкам, болтам, крепежу и сантехнике» Кэрролла Смита, также известному как «Винт к победе».

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.