Болтовое соединение

Механическое соединение, закрепленное резьбовым креплением

Болтовое соединение является одним из наиболее распространенных элементов в строительстве и машиностроении. Оно состоит из крепежа с наружной резьбой (например, болта ), который захватывает и соединяет другие детали, закрепленные соответствующей внутренней резьбой . Существует два основных типа конструкций болтовых соединений: соединения с натяжением и соединения сдвига .

Выбор компонентов в резьбовом соединении — сложный процесс. Тщательное рассмотрение уделяется многим факторам, таким как температура, коррозия, вибрация, усталость и начальная предварительная нагрузка. ^[1]

Типы соединений

Натяжное соединение

Существует два типа натяжных соединений: без предварительного натяжения и с предварительным натяжением. ^[2]

Ненагруженное предварительно нагруженное соединение

Эти соединения не затягиваются до точного предварительного натяжения, а натяжение в основном используется для удержания деталей вместе без создания высокой силы зажима. Приложенная растягивающая нагрузка может вызвать разделение соединения. Этот тип соединения не следует использовать там, где оно часто подвергается изменениям растягивающей нагрузки. ^[2]

Предварительно нагруженное натяжное соединение

В этих соединениях болт затягивается для приложения определенной предварительной нагрузки, создавая растягивающее усилие в болте и равное сжимающее усилие в зажимаемых деталях. Это гарантирует, что любые приложенные растягивающие нагрузки распределяются между болтом и зажимаемыми деталями (см. раздел теории), что имеет некоторые преимущества:

• При циклических нагрузках на растяжение болт не испытывает полной амплитуды нагрузки, что увеличивает его усталостную долговечность. Если материал имеет предел выносливости , то срок службы крепежа может продлеваться бесконечно. ^[3]
• Болт остается зафиксированным без относительного движения, которое могло бы привести к ослаблению, что потенциально исключает необходимость в дополнительных механизмах блокировки.

Соединение должно быть спроектировано таким образом, чтобы предварительная нагрузка всегда превышала внешнюю растягивающую нагрузку для предотвращения разделения. Если внешняя растягивающая нагрузка превышает предварительную нагрузку, соединение разделится, допуская относительное движение между компонентами, потенциальное ослабление болта и увеличение нагрузки на него.

Как в предварительно нагруженных соединениях растяжения, так и в соединениях со сдвигом с сопротивлением скольжению некоторый уровень предварительной нагрузки в болте и результирующее сжатие в зажатых компонентах имеют важное значение для целостности соединения. Целевой уровень предварительной нагрузки может быть достигнут различными методами: приложением измеренного крутящего момента к болту, измерением удлинения болта, нагреванием для расширения болта, а затем закручиванием гайки, затягиванием болта до предела текучести, ультразвуковым испытанием или применением определенного количества градусов относительного вращения резьбовых компонентов. Каждый метод имеет ряд связанных с ним неопределенностей, некоторые из которых весьма существенны. ^[4]

Сдвиговое соединение

Существует два типа сдвиговых соединений: противоскользящие и подшипниковые. ^[2]

Противоскользящее соединение сдвига

Болт затягивается до заданного предварительного натяга в этих соединениях. Этот предварительный натяг создает трение между зажатыми частями, позволяя сдвиговым нагрузкам передаваться через поверхности соединения посредством трения, а не переноситься непосредственно болтом. Относительное движение между зажатыми частями предотвращается, и, таким образом, любой износ от фреттинг- старения, который может привести к образованию усталостных трещин. Любые растягивающие нагрузки, приложенные к этим соединениям, обычно имеют вторичный эффект, но они действительно уменьшают эффективный предварительный натяг.

Относительная жесткость болта и соединенных деталей менее критична при расчете предварительной нагрузки для критического по проскальзыванию соединения по сравнению с предварительно нагруженным натяжным соединением (см. раздел теории). Методы приложения предварительной нагрузки описаны в разделе предварительно нагруженного натяжного соединения.

Сдвиговое соединение подшипникового типа

Эти соединения не затягиваются до точного предварительного натяжения, а натяжение в основном используется для удержания деталей вместе без создания высокой силы зажима. В этом типе соединения сдвигающая нагрузка передается через подшипниковый контакт между болтом и стенками болтовых отверстий в соединенных деталях. Когда прикладывается сдвигающая нагрузка, соединенные детали перемещаются, и стержень болта соприкасается со стенками отверстия, что передает нагрузку от деталей к болту. Это вызывает сдвиговое напряжение в болте на стыке соединенных деталей, которому он сопротивляется за счет своей прочности на сдвиг . Поскольку соединения подшипникового типа полагаются на этот прямой контакт, они более подвержены износу и деформации болтовых отверстий при высоких или повторяющихся нагрузках, что может привести к усталости болта или удлинению отверстий с течением времени. Любые растягивающие нагрузки, приложенные к этим соединениям, обычно имеют вторичный эффект, но они могут снизить имеющуюся прочность на сдвиг болта.

Вилочное соединение, в котором используется стопорный механизм (такой как стопорные шайбы , резьбовые клеи и стопорные гайки ), представляет собой сдвиговое соединение подшипникового типа.

Теория

Ключевые понятия

Обычно болт натягивается (предварительно нагружается) путем приложения крутящего момента либо к головке болта, либо к гайке. Приложенный крутящий момент заставляет болт «подниматься» по резьбе, вызывая натяжение болта и эквивалентное сжатие в компонентах, скрепляемых болтом. Предварительная нагрузка, развиваемая в болте, обусловлена ​​приложенным крутящим моментом и является функцией диаметра болта, геометрии резьбы и коэффициентов трения, которые существуют в резьбе и под затянутой головкой болта или гайкой. Жесткость компонентов, зажимаемых болтом, не имеет никакого отношения к предварительной нагрузке, которая создается крутящим моментом. Относительная жесткость болта и зажимаемых компонентов соединения, однако, определяет долю внешней нагрузки натяжения, которую будет нести болт, и это, в свою очередь, определяет предварительную нагрузку, необходимую для предотвращения разделения соединения и, таким образом, для уменьшения диапазона напряжений, которые испытывает болт при многократном приложении нагрузки натяжения. Это определяет долговечность болта при воздействии повторяющихся нагрузок натяжения. Поддержание достаточной предварительной нагрузки на соединение также предотвращает относительное проскальзывание компонентов соединения, которое может привести к фреттинг-износу, способному привести к усталостному разрушению этих деталей.

Нагрузка зажима, также называемая предварительной нагрузкой крепежа, создается при приложении крутящего момента и, таким образом, создает предварительную нагрузку на растяжение, которая обычно составляет существенный процент от предельной прочности крепежа . Крепежные элементы изготавливаются в соответствии с различными стандартами, которые определяют, среди прочего, их прочность. Доступны диаграммы крутящего момента для указания требуемого крутящего момента для данного крепежа на основе его класса свойств (тонкости изготовления и посадки) и марки (прочности на растяжение).

Аналог пружины для болтового соединения

При затягивании крепежа в болте развивается предварительная нагрузка растяжения, в то время как в зажатых деталях образуется равная предварительная нагрузка сжатия. Эту систему можно смоделировать как пружинную сборку, в которой зажатые детали испытывают деформацию сжатия, а болт — деформацию растяжения. Когда прикладывается внешняя растягивающая нагрузка, она уменьшает деформацию сжатия в зажатых деталях и увеличивает деформацию растяжения в болте. Нагрузка, переносимая болтом и зажатыми деталями, пропорциональна их жесткости, поскольку они оба испытывают одинаковую индуцированную деформацию. В результате внешняя нагрузка распределяется по всему соединению, а не несется исключительно болтом. В хорошо спроектированном соединении около 10–20 % приложенной растягивающей нагрузки несет болт, а большая часть передается через зажатые детали, поскольку они намного жестче его. Это уменьшение доли нагрузки, передаваемой болту, важно в приложениях с циклической нагрузкой, поскольку болты имеют низкую усталостную прочность из-за концентрации напряжений в их резьбе. ^[5]

В некоторых случаях соединения проектируются таким образом, что крепеж в конечном итоге выходит из строя раньше, чем более дорогие компоненты. В этом случае замена существующего крепежа на более прочный крепеж может привести к повреждению оборудования. Таким образом, обычно хорошей практикой является замена старых крепежей на новые крепежи того же класса.

Формулы

Сила в болте соединения, которое не разъединилось, равна ^[6], а в зажатых деталях , где $${\displaystyle F_{b}=F_{p}+C\cdot F_{e}}$$ $${\displaystyle F_{c}=-F_{p}+(1-C)\cdot F_{e}}$$

${\displaystyle F_{e}}$- это внешняя приложенная сила, а

${\textstyle F_{p}}$это предварительная нагрузка болта.

Доля внешней нагрузки, переносимая болтом, представляет собой коэффициент жесткости соединения , где $${\displaystyle C=k_{b}/(k_{b}+k_{c})}$$

${\textstyle k_{b}}$жесткость болта,

${\displaystyle k_{c}}$жесткость зажимаемых деталей

Разделение зажимаемых частей происходит, когда сила на зажимаемых поверхностях равна нулю ( ), поэтому сила разделения равна Разделение под головкой болта происходит, когда сила в болте равна нулю, поэтому сила разделения равна, ${\textstyle F_{c}=0}$ $${\displaystyle F_{ec}=F_{p}/(1-C)}$$ ${\displaystyle (F_{b}=0)}$ $${\displaystyle F_{eb}=-F_{p}/C}$$

Коэффициент жесткости болтового соединения и распределение нагрузки

Прилагаемый график и таблица иллюстрируют, как относительная жесткость зажимаемых деталей и болта влияет на часть приложенной нагрузки, переносимой им. Например, когда жесткость зажимаемых деталей равна жесткости болта (синяя кривая), внешняя нагрузка в диапазоне от минуса до плюса, вдвое превышающего предварительную нагрузку, приводит к тому, что на болт передается только 50% приложенной нагрузки, поскольку общая нагрузка в болте изменяется только на величину, вдвое превышающую предварительную нагрузку. Если приложенная растягивающая нагрузка превышает двукратную предварительную нагрузку, зажимаемые детали разделяются, и болт несет всю нагрузку. И наоборот, если сжимающая нагрузка меньше, чем двукратная предварительная нагрузка, происходит разделение на головке болта, а сила в болте равна нулю. Кривая, представляющая отношение жесткости зажимаемых деталей к жесткости болта, равное 0,01, показывает, что когда относительная жесткость зажимаемых деталей очень низкая, почти вся нагрузка передается на болт, вплоть до точки, где сжимающая нагрузка равна предварительной нагрузке, и происходит разделение на головке болта, снижая силу в болте до нуля.

Расчет крутящего момента

Спроектированные соединения требуют выбора крутящего момента для обеспечения правильной предварительной нагрузки натяжения. Приложение крутящего момента к крепежным деталям обычно достигается с помощью динамометрического ключа . ^[7] Требуемое значение крутящего момента для конкретного применения крепежа может быть указано в опубликованном стандартном документе, определено производителем или рассчитано. Сторона резьбового крепления, имеющая наименьшее трение, должна получать крутящий момент, в то время как другая сторона удерживается противовесом или иным образом предотвращается от вращения.

Обычное соотношение, используемое для расчета крутящего момента для желаемой предварительной нагрузки, учитывает геометрию резьбы и трение в резьбе и под головкой болта или гайкой. Ниже предполагается, что используются стандартные болты и резьбы ISO или национального стандарта:

${\displaystyle T=KP_{pre}d}$

где

${\displaystyle T}$требуемый крутящий момент

${\displaystyle K}$является фактором ореха

${\displaystyle P_{pre}}$желаемая предварительная нагрузка

${\displaystyle d}$диаметр болта

Коэффициент гайки K учитывает геометрию резьбы, трение, шаг. При использовании резьб по стандартам ISO и Единого национального стандарта коэффициент гайки равен: ^[8]

${\displaystyle K={\frac {d_{m}}{2d}}\,\left({\frac {\tan \psi +\mu \sec \alpha }{1-\mu \tan \psi \sec \alpha }}\right)+0.625\mu _{c}}$

где

${\displaystyle d_{m}}$= средний диаметр резьбы, близкий к среднему диаметру.

${\displaystyle d}$= номинальный диаметр болта

${\displaystyle \tan \psi }$= (шаг резьбы) /(пи * d _м )

Шаг резьбы = 1/N, где N — количество ниток на дюйм или мм.

${\displaystyle \mu }$= коэффициент трения в резьбе

${\displaystyle \alpha }$= половина угла резьбы (обычно 60°) = 30°

${\displaystyle \mu _{c}}$= коэффициент трения под затянутой головкой или гайкой

Если = = 0,15, используемые размеры соответствуют любому крупному или мелкому болту, а коэффициент гайки равен K ≈ 0,20, то соотношение крутящего момента и предварительной нагрузки становится следующим: ${\displaystyle \mu }$ ${\displaystyle \mu _{c}}$

${\displaystyle T=0.20P_{pre}d}$

Исследование эффекта затяжки двух образцов, одного смазанного и другого несмазанного, болтов 1/2 дюйма - 20 UNF до 800 фунт-дюйм, дало одинаковую среднюю предварительную нагрузку 7700 фунт-сил. Предварительная нагрузка для образца несмазанного болта имела стандартное отклонение от среднего значения 1100 фунт-сил, тогда как смазанный образец имел стандартное отклонение 680 фунт-сил. Если значение предварительной нагрузки и крутящие моменты использовать в приведенном выше соотношении для решения вопроса о коэффициенте гайки, то оказывается, что K = 0,208, что очень близко к рекомендуемому значению 0,20 ^[8]

Предпочтительная предварительная нагрузка болта для структурных применений должна составлять не менее 75% от испытательной нагрузки крепежа ^[7] для крепежей с более высокой прочностью и до 90% от испытательной нагрузки для постоянных крепежей. Чтобы получить преимущества от предварительной нагрузки, усилие зажима должно быть выше, чем нагрузка разделения соединения. Для некоторых соединений требуется несколько креплений для фиксации соединения; все они затягиваются вручную до того, как будет применен окончательный крутящий момент, чтобы обеспечить равномерную посадку соединения.

Предварительная нагрузка, достигаемая затягиванием болта, обусловлена ​​той частью крутящего момента, которая является эффективной. Трение в резьбе и под гайкой или головкой болта расходует некоторую часть приложенного крутящего момента. Большая часть приложенного крутящего момента теряется на преодоление трения под затянутой головкой болта или гайкой (50%) и в резьбе (40%). Оставшиеся 10% приложенного крутящего момента выполняют полезную работу по растяжению болта и обеспечению предварительной нагрузки. Первоначально, когда прикладывается крутящий момент, он должен преодолеть статическое трение под головкой болта или гайки (в зависимости от того, какой конец затягивается), а также в резьбе. Наконец, преобладает динамическое трение, и крутящий момент распределяется в соотношении 50/40/10 % по мере натяжения болта. Значение крутящего момента зависит от трения, создаваемого в резьбе и под затянутой головкой болта или гайкой, а также от закрепленного материала или шайбы, если они используются. На это трение может влиять нанесение смазки или любого покрытия (например, кадмия или цинка) на резьбу, а стандарт крепежа определяет, относится ли значение крутящего момента к сухой или смазанной резьбе, поскольку смазка может снизить значение крутящего момента на 15–25 %; смазывание крепежа, предназначенного для затяжки всухую, может привести к его чрезмерной затяжке, что может повредить резьбу или растянуть крепеж сверх предела упругости, тем самым снизив его зажимную способность.

Можно затягивать либо головку болта, либо гайку. Если у одного из них большая площадь опоры или коэффициент трения, то потребуется больший крутящий момент для обеспечения той же целевой предварительной нагрузки. ^[10] Крепежные элементы следует затягивать только в том случае, если они установлены в отверстиях с зазором.

Динамометрические ключи не позволяют напрямую измерить предварительную нагрузку в болте.

Более точные методы определения предварительной нагрузки основаны на определении или измерении удлинения винта от гайки. В качестве альтернативы измерение углового вращения гайки может служить основой для определения удлинения винта на основе шага резьбы крепежа . ^[11] Прямое измерение удлинения винта позволяет очень точно рассчитать силу зажима. Этого можно достичь с помощью циферблатного индикатора , считывания прогиба на хвостовике крепежа, использования тензодатчика или ультразвукового измерения длины.

Предварительная нагрузка болта также может контролироваться путем затягивания болта до точки текучести. При некоторых обстоятельствах опытный оператор может почувствовать снижение работы, необходимой для поворота динамометрического ключа, поскольку материал болта начинает течь. В этот момент болт имеет предварительную нагрузку, определяемую площадью болта и пределом текучести материала болта. Эту технику можно точнее выполнять с помощью специально созданных машин. Поскольку этот метод работает только для очень высоких предварительных нагрузок и требует сравнительно дорогостоящего инструмента, он обычно используется только для определенных применений, в первую очередь в двигателях с высокой производительностью. ^{[12] [13]}

Пока не существует простого метода измерения натяжения крепежа на месте. Все методы, от наименее до наиболее точных, включают сначала ослабление крепежа, затем приложение к нему силы и количественную оценку полученного в результате удлинения. Это известно как «повторная затяжка» или «повторное натяжение» в зависимости от используемой технологии.

Технологии, используемые в этом процессе, могут быть:

Для затяжки рассматриваемого крепежа используется электронный динамометрический ключ, что позволяет измерять прилагаемый крутящий момент по мере его увеличения.

Последние технологические разработки позволили устанавливать натяжение (± 1%) с помощью ультразвукового контроля. Это обеспечивает ту же точность, что и измерение деформации, без необходимости установки тензодатчиков на каждый крепеж.

Другой метод, который указывает на напряжение (в основном в монтажной стали), включает использование дробящих шайб. Это шайбы, которые просверлены и заполнены оранжевым RTV . При приложении заданной силы (± 10%) появляются оранжевые резиновые нити.

Крупные пользователи (например, автопроизводители) часто используют управляемые компьютером гайковерты . В таких машинах компьютер контролирует отключение механизма крутящего момента при достижении заданного значения. Такие машины часто используются для установки и затяжки колесных гаек на сборочной линии, а также были разработаны для использования в мобильных шиномонтажных отсеках на шахтах.

Зацепление нити

Зацепление резьбы — это длина или количество нитей, которые зацеплены между винтом и внутренней резьбой. Болтовые соединения спроектированы таким образом, что стержень болта выходит из строя при растяжении до того, как резьба выйдет из строя при сдвиге, но для того, чтобы это было так, должно быть достигнуто минимальное зацепление резьбы. Следующее уравнение определяет это минимальное зацепление резьбы: ^[14]

${\displaystyle L_{e}={\frac {2\times A_{t}}{0.5\pi \left(D-0.64952p\right)}}}$

Где L _e — длина зацепления резьбы, A _t — площадь растягивающего напряжения, D — основной диаметр винта, а p — шаг. Это уравнение справедливо только в том случае, если материалы винта и внутренней резьбы одинаковы. Если они не одинаковы, то для определения необходимой дополнительной длины резьбы можно использовать следующие уравнения: ^[14]

${\displaystyle J={\frac {\text{tensile strength of external thread material}}{\text{tensile strength of internal thread material}}}}$

${\displaystyle L_{e2}=J\times L_{e}}$

Где L _e2 — новое требуемое зацепление резьбы.

Хотя эти формулы дают абсолютный минимум резьбового зацепления, многие отрасли промышленности указывают, что болтовые соединения должны быть по крайней мере полностью зацеплены. Например, FAA определило, что в общих случаях по крайней мере одна резьба должна выступать из любого болтового соединения. [1]

Виды отказов

При проведении анализа видов отказов для болтов, которые сломались, ослабли или подверглись коррозии, необходимо тщательно рассмотреть следующие виды отказов:

Перегрузка

Перегрузка возникает, когда рабочие силы устройства создают нагрузки, превышающие нагрузку зажима, что со временем приводит к ослаблению соединения или его полному выходу из строя.

Чрезмерная затяжка

Чрезмерная затяжка может привести к поломке из-за повреждения резьбы и деформации крепежа, хотя это может произойти в течение очень длительного времени. Недостаточная затяжка может привести к поломке, позволяя соединению ослабнуть, а также может привести к изгибу соединения и, таким образом, к его отказу под действием усталости.

Усталость

Когда осевая или поперечная нагрузка превышает предварительную нагрузку болтов или заставляет болт проскальзывать в поперечном направлении, движение в болте может привести к образованию небольших трещин в материале, что в конечном итоге приведет к усталостному разрушению болта или компонента с наружной резьбой. По словам Билла Эклза из boltscience, [В подавляющем большинстве случаев наиболее эффективным способом обеспечения усталостной стойкости болта является обеспечение его достаточной затяжки...] ^[15]

Бринеллирование

При использовании шайб низкого качества может возникнуть бринеллирование , что приведет к потере зажимной нагрузки и последующему усталостному разрушению соединения.

Другие виды отказов

Другие виды отказа включают коррозию , застревание и превышение предела напряжения сдвига .

Болтовые соединения могут намеренно использоваться в качестве жертвенных деталей , которые должны выйти из строя раньше других деталей, как в срезном штифте .

Запирающие механизмы

Болтовые соединения в автомобильном колесе. Здесь внешние крепления — четыре шпильки с тремя из четырех гаек, которые крепят колесо. Центральная гайка (с запорной крышкой и шплинтом ) крепит подшипник колеса к шпинделю.

Механизмы блокировки удерживают болтовые соединения от ослабления. Они необходимы, когда вибрация или движение соединения приведут к потере зажимной нагрузки и отказу соединения, а также в оборудовании, где безопасность болтовых соединений имеет важное значение. Распространенным испытанием на самоослабление является испытание Юнкера .

Орехи джема

Две гайки, затянутые друг на друга. В этом случае более тонкая гайка должна быть размещена рядом с соединением, а более толстая гайка затянута на нее. Более толстая гайка прикладывает большее усилие к соединению, сначала снимая усилие с резьбы более тонкой гайки, а затем прикладывая усилие в противоположном направлении. Таким образом, более толстая гайка плотно прижимает сторону резьбы от соединения, в то время как более тонкая гайка прижимает сторону резьбы, ближайшую к соединению, плотно фиксируя две гайки против резьбы в обоих направлениях. ^[16]

Гайки с преобладающим крутящим моментом ( контргайки )

Устанавливается вставка на внутренней резьбе (металлическая или неметаллическая, например, гайка Nyloc ) или заглушка/заплатка из неметаллического материала на внешней резьбе. Этот материал связывается с резьбой противоположного крепежа силой трения и создает преобладающий крутящий момент, который препятствует выворачиванию или ослаблению крепежа. ^[17]

Химические фиксирующие составы ( жидкость для фиксации резьбовых соединений )

Использование химического фиксирующего состава связывает нити вместе, когда состав затвердевает. Примерами такого состава являются анаэробные соединения, такие как Loctite , который затвердевает при отсутствии кислорода и действует как клей, фиксируя нити соединения вместе. ^[17] Методы химической фиксации создают трение после момента срыва. Преобладающий момент обычно выше нуля, поскольку затвердевший полимер все еще создает трение при вращении гайки. ^{[ необходима цитата ]}

Проволока страховочная (стопорная)

В гайках и головках болтов сверлятся отверстия, и через них продевается проволока, чтобы предотвратить обратное вращение. Этот метод фиксации трудоемкий, но все еще используется на критических соединениях. ^[1]

Контргайки

Некоторая часть гайки упруго деформируется во время затягивания, обеспечивая стопорное действие.

Пружинные шайбы и стопорные шайбы

Шайба, которая изгибается в осевом направлении во время затягивания. Пружинные шайбы создают дополнительную осевую силу, тогда как стопорные шайбы имеют части, которые входят в зацепление с поверхностями таким образом, чтобы обеспечить более прямое сопротивление вращению.

Стук болтов

Стук болтов происходит в зданиях, когда болтовые соединения проскальзывают под нагрузкой, вызывая громкий и потенциально пугающий звук, напоминающий выстрел из винтовки, который, однако, не имеет структурного значения и не представляет никакой угрозы для жильцов.

Болтовое соединение между двумя элементами может действовать как подшипниковое соединение или фрикционное соединение. В фрикционном соединении элементы зажимаются вместе с достаточной силой, чтобы результирующее трение между зажимаемыми поверхностями не позволяло им скользить вбок друг по другу.

В подшипниковом соединении сам болт ограничивает боковое перемещение элементов хвостовиком болта, опирающимся на стенки отверстий в зажимаемых элементах. Такие соединения требуют меньшего усилия зажима, поскольку не требуется высокого уровня трения между зажимаемыми поверхностями. Зазор между болтом и отверстиями означает, что некоторое боковое перемещение может произойти до того, как болт упрется в стенки отверстий.

Даже если они спроектированы как подшипниковое соединение, поверхностное трение между зажатыми элементами может быть достаточным, чтобы некоторое время противостоять движению, особенно когда здание еще не полностью загружено – таким образом, оно изначально работает как фрикционное соединение. Когда боковая сила становится достаточной для преодоления этого трения, зажатые элементы движутся до тех пор, пока стороны отверстий не упрутся в стержень болта. Это движение – «проскальзывание в подшипник» – обычно начинается и останавливается очень внезапно, часто высвобождая упругую энергию в связанных элементах, что приводит к громкому, но безвредному хлопку. ^[18]

Международные стандарты

• SA-193/SA-193M: «Спецификация для болтовых материалов из легированной и нержавеющей стали для эксплуатации при высоких температурах»
• SA-194/SA-194M: «Технические условия на гайки из углеродистой и легированной стали для болтов, предназначенных для эксплуатации при высоких температурах»
• SA-320/SA-320M: «Спецификация на болтовые материалы из легированной стали для эксплуатации при низких температурах»
• EN 1515: «Фланцы и их соединения. Болтовое соединение»
  • EN 1515-1: «Фланцы и их соединения. Болтовое соединение. Часть 1. Выбор болтового соединения»
  • EN 1515-2: «Фланцы и их соединения — Болтовые соединения — Часть 2: Классификация материалов болтов для стальных фланцев, обозначение PN»
  • EN 1515-2: «Фланцы и их соединения — Болтовые соединения — Часть 3: Классификация материалов болтов для стальных фланцев, обозначение класса»
• ISO 4014: «Болты с шестигранной головкой. Классы изделий A и B»
• ISO 4017: «Винты с шестигранной головкой. Классы изделий A и B»
• ISO 4032: «Гайки шестигранные, тип 1 — Классы изделий A и B»
• ISO 4033: «Гайки шестигранные, тип 2 — Классы изделий A и B»

Смотрите также

• Опорная поверхность
• Процесс изготовления болтов
• Корончатая гайка /винт (распространено в авиационной промышленности)
• Фланцы (скреплены парами)
• тест Юнкера
• Контргайка ( гайки с преобладающим крутящим моментом )
  • Гайка Nyloc
  • Контргайка с деформированной резьбой
• Блокировочная проволока
• Механическое соединение
• Закалка и отпуск (ЗиО)
• Заклепка
• Остаточное напряжение
• Клей для ниток

Ссылки

Примечания

1. Barrett, RT (1990). Руководство по проектированию крепежа (№ NAS 1.61: 1228).
2. Eurocode 3. Проектирование стальных конструкций, BSI British Standards , получено 2024-09-19
3. Коллинз, стр. 481.
4. Бикфорд, Джон Х., ред. (2008). Введение в проектирование и поведение болтовых соединений. Машиностроение (4-е изд.). Бока-Ратон: CRC Press. ISBN 978-0-8493-8176-8. OCLC  85691152.
5. Форрест, ПГ (1970). Усталость металлов (переиздание). Pergamon Press.
6. Литтл, Роберт Э. (1967). «Болтовые соединения: сколько дают?». Проектирование машин .
7. Oberg et al. 2004, стр. 1495
8. Shigley, Joseph (1977). Проектирование машиностроения . McGraw-Hill. стр. 246, 247. ISBN 0-07-056881-2.
9. Браун, Морроу; Дурбин, Бака. «Руководство по проектированию и анализу болтовых соединений: версия 1.0». Отчет Sandia, SAND2008-0371 . Национальные лаборатории Sandia для Министерства энергетики США. стр. 12. Получено 4 декабря 2013 г.
10. "Bolt Science". Bolt Science Limited . Получено 1 декабря 2013 г.
11. Оберг и др. 2004, стр. 1499
12. "Сжатие до предела". High Power Media . Получено 2016-04-13 .
13. "Методы затягивания резьбовых креплений". Boltscience.com . Получено 2016-04-13 .
14. Формула и расчет минимального зацепления резьбы ISO , получено 2010-02-08 .
15. Эклс, Билл (2004). "Усталостное разрушение болтов" (PDF) . Bolt Science .
16. «Использование двух гаек для предотвращения самоотвинчивания». boltscience.com.
17. «Вибрационное ослабление болтов и резьбовых креплений». boltscience.com.
18. Картер, CJ: «Стальная взаимозамена: ударные болты», MSC: Modern Steel Construction , июль 1999 г.

Библиография

• Коллинз, Джек А.; Стааб, Джордж Х.; Басби, Генри Р. (2002), Механическое проектирование элементов машин и машин , Wiley, ISBN 0-471-03307-3.
• Оберг, Эрик; Джонс, Франклин Д.; Макколи, Кристофер Дж.; Хилд, Рикардо М. (2004), Справочник по машиностроению (27-е изд.), Industrial Press , ISBN 978-0-8311-2700-8.

Внешние ссылки

• Калькулятор болтовых соединений
• Формулы и калькуляторы для болтов
• Синдром бьющегося болта AISC
• Удары болтами — другая точка зрения AISC
• Bolt Science - Эффект Йоста
• Резьбовые крепежные элементы. Затяжка с необходимым натяжением. Документ Министерства обороны США MIL-HDBK-60, 2,6 МБ pdf.
• Руководство по проектированию креплений, NASA-RP-1228, 100 стр., Справочник NASA 1990 г., 5,1 Мб, pdf.
• Механика винтов
• Информационный циркуляр FAA 43.13-1B, пункт 7-37 «Длина рукоятки»
• Анализ болтовых соединений
• Проектирование болтовых соединений, проектирование креплений и поддержка проектирования