что такое болтовое соединение определение
БОЛТОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ
БОЛТОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ, распространённый тип резьбового соединения болтом и гайкой. Обычно в отверстие соединяемых деталей болт вставляется с зазором (рис.), и соединение осуществляется затяжкой гайки, что создаёт давление между деталями, препятствующее их расхождению (раскрытию стыка) под действием осевых сил (Р) и относит, сдвигу под действием поперечных сил (О), благодаря возникающему между деталями трению. Реже болт плотно входит в отверстие соединяемых деталей и препятствует относительному их сдвигу под действием поперечных сил, работая на срез; в этом случае стержень болта и отверстие детали обрабатываются с высокой точностью и при той же поперечной силе болт получается тоньше.
Смотреть что такое БОЛТОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ в других словарях:
БОЛТОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ
БОЛТОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ
соединение деталей машин одним или неск. болтами с гайками (см. Болтовое соединение
БОЛТОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ
1) collegamento a bulloni 2) giunto bullonato
БОЛТОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ
bolted connection, bolt(ed) joint, bolt-on junction* * *bolt joint
БОЛТОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ
Schraubenverbindung f, Verbolzen n, Schraubverbindung f, Verschraubung f
БОЛТОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ
Bolzenverbindung, Schraubenmutterverbindung, Schraubenverbindung, Schraubverbindung
БОЛТОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ
bolting, bolt connection, bolted connection, pin connection, bolt joint, bolted joint, bolt junction
Болтовое соединение
Смотреть что такое «Болтовое соединение» в других словарях:
БОЛТОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ — соединение деталей машин одним или неск. болтами с гайками (см. Болтовое соединение … Большой энциклопедический политехнический словарь
болтовое соединение — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN bolted connectionbolt jointolted joint … Справочник технического переводчика
болтовое соединение — varžtinė jungtis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. bolt joint; bolted joint vok. Schraubenverbindung, f rus. болтовое соединение, n pranc. joint boulonné, m … Fizikos terminų žodynas
колебательная мощность, излучаемая машиной в виброизолятор через n-е болтовое соединение P n а,ф — 3.20 колебательная мощность, излучаемая машиной в виброизолятор через n е болтовое соединение Pnа,ф: Скалярное произведение векторов возмущающей силы, действующей на виброизолятор через n е болтовое соединение, и скорости вибрации этого болтового … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
межступенчатое болтовое соединение роторов энергетической турбины — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN power turbine rotor interstage bolt … Справочник технического переводчика
болтовое или винтовое соединение — свинченный стык резьбовое соединение — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность Синонимы свинченный стыкрезьбовое соединение EN screw joint … Справочник технического переводчика
болтовое, шарнирное соединение — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN pin and eye connection … Справочник технического переводчика
СОЕДИНЕНИЕ — (1) деталей, изделий, конструкций способы механического скрепления или сочленения составных частей для образования из них машин, агрегатов, механизмов, приборов, а также сборных элементов в строительных конструкциях с целью выполнения ими… … Большая политехническая энциклопедия
соединение — 01.03.16 соединение [ concatenation]: Средство для связывания воедино отдельных элементов данных, хранящихся на носителях данных, для формирования отдельного файла или поля данных. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Резьбовое соединение
Резьбовое соединение — разъёмное соединение деталей машин при помощи винтовой или спиральной поверхности (резьбы). Это соединение наиболее распространено из-за его многочисленных достоинств. В простейшем случае для соединения необходимо закрутить две детали, имеющие резьбы с подходящими друг к другу параметрами. Для рассоединения (разьёма) необходимо произвести действия в обратном порядке.
В резьбовых соединениях используется метрическая и дюймовая резьба различных профилей в зависимости от технологических задач соединения.
Содержание
Характеристики резьбовых соединений
Примечание: коническая резьба обладает свойством герметичности и самостопорения.
Краткая история
Трудно предположить, на каком этапе технологического прогресса застряло бы человечество без появления резьбового соединения. Возможно, и прогресса как такового вообще не получилось, но мысль на месте не стояла, и в разгар эпохи Возрождения была придумана резьба – нанесение на поверхность металлических деталей спиральных канавок и выступов. Достаточно достоверно установлено, что первыми резьбовыми деталями стали болты гайки с резьбой на наружной цилиндрической поверхности, возникшие в пятнадцатом столетии. Они соединяли подвижные сегменты брони доспехов и части часовых механизмов. Станок немецкого первопечатника Иоганна Гутенберга, созданный в период между 1448 и 1450 годами, имел резьбовые соединения, детали его скреплены винтами. Конгруэнтные винтам отдельные детали с резьбой на внутренней стенке цилиндра, специально служащие для крепления, то ест гайки, возникли лишь полторы сотни лет спустя. В начале семнадцатого столетия появилось резьбовое соединение, сходное с современным. Первоначально, шаг резьбы был дюймовым, и только в начале 19 века французы ввели в обиход метрическую резьбу. Гайки нашли широкое применение в различных сферах техники, и подобно всякому часто используемому предмету, стали совершенствоваться и изменяться по своей форме, размеру, материалу и функциональному предназначению. Возникли гайки квадратные, восьми- и шестигранные, колпачковые (“глухие ”), прорезные (корончатые), барашковые. Переоценить пользу гаек и болтов трудно, пожалуй, столь же тяжело придумать технологическую сферу, где не использовались бы элементы резьбового соединения, в силу его простоты, надёжности и универсальности.
Классификация резьбовых соединений
Механические свойства резьбового соединения
Механические свойства болтов, крепёжных винтов и шпилек
Механические свойства гаек
Гайки из углеродистых нелегированных и легированных сталей по ГОСТ Р 52628-2006 (ISO 898-2:1992, ISO 898-6:1994) разделяются по классу прочности (d — номинальный диаметр резьбы):
Класс прочности для гаек с нормальной высотой указывает на наибольший класс прочности болтов, с которыми они могут создавать соединение, то есть на первую из цифр в обозначении класса прочности соответствующего болта.
Для гаек с номинальной высотой от 0,5d до 0,8d первая цифра «0» указывает на более низкую нагрузочную способность резьбового соединения с такой гайкой, а вторая цифра, умноженная на 100, соответствует номинальному напряжению от пробной нагрузки при испытаниях.
| Класс прочности болта | Материал | Напряжение от пробной нагрузки | Предел текучести, не менее | Предел прочности на растяжение, не менее. | Маркировка болта | Маркировка гайки | Класс гайки [2] |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| По ГОСТ Р 52627-2006, ISO 898-1:1999 | |||||||
| 5.8 | Низко или средне углеродистая сталь | 380 МПa | 420 МПа | 520 МПа |  |  | 5 |
| 8.8 | Среднеуглеродистая сталь, закалённая и отпущенная | 580 МПа | 640 МПа, (условный предел текучести) | 800 МПа |  |  | 8 |
| 10.9 | Углеродистая сталь с добавками. Легированная сталь | 830 МПа | 940 МПа, (условный предел текучести) | 1040 МПа |  |  | 10 |
| По SAE J429 [3] | |||||||
| 2 | Низко или средне углеродистая сталь | 55 ksi [4] | 57 ksi | 74 ksi |  |  | 2 |
| 5 | Средне углеродистая сталь | 85 ksi | 92 ksi | 120 ksi |  |  | 5 |
| 8 | Легированная сталь | 120 ksi | 130 ksi | 150 ksi |  |  | 8 |
| Болты | Применяемые гайки | Предел прочности на растяжение Rm, МПа | Предел текучести ReL, Rp0,2, МПа | Относительное удлинение после разрыва A, % | Ударная вязкость KU, Дж/cм 2 | Твердость по Бринеллю, НВ | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Класс прочности | Марка стали [5] | Класс прочности | Марка стали [6] | |||||||
| номин. | мин. | номин. | макс. | |||||||
| 3.6 | 10, 10кп | 4 | Ст3кп, Ст3сп | 300 | 330 | 180 | 25 | — | 90 | 238 |
| 4.6 | 20 | 5 | 10, 10кп, 20 | 400 | 420 | 240 | 22 | 55 | 114 | 238 |
| 4.8 | 10, 10кп | 320 | 14 | — | 124 | |||||
| 5.6 | 30, 35 | 6 | Ст5, 15, 15кп, 35 | 500 | 520 | 300 | 20 | 50 | 147 | 238 |
| 5.8 | 10, 10кп, 20, 20кп | 400 | 10 | — | 152 | |||||
| 6.6 [7] | 35, 45, 40Г | 8 | 20, 20кп, 35, 45 | 600 | 600 | 360 | 16 | 40 | 181 | 238 |
| 6.8 | 20, 20кп | 480 | 8 | — | ||||||
| 8.8 | 35, 35Х, 38ХА,45Г 40Г2, 40Х, 30ХГСА, 35ХГСА, 16ХСН, 20Г2Р | 9 | 35Х, 39ХА | 800 | 830 | 640 | 12 | 60 | 238 | 318 |
| 9.8 | 10 | 40Х, 40ХГСА, 16ХСН | 900 | 900 | 720 | 10 | 50 | 276 | 342 | |
| 10.9 | 12 | 30ХГСА | 1000 | 1040 | 900 | 9 | 40 | 304 | 361 | |
| 12.9 | 12 | 30ХГСА, 40ХН2МА | 1020 | 1200 | 1080 | 8 | 30 | 366 | 414 | |
Стопорение резьбового соединения
Стопорение — предотвращение самоотвинчивания.
Несмотря на то, что резьба резьбового соединения имеет угол подъёма винтовой линии намного меньше, чем угол трения, вибрация, переменные нагрузки, нарушение технологии способствуют рассоединению (самоотвинчиванию) деталей резьбового соединения. Для предотвращения этого применяются специальные устройства (средства, методы) такие как:
Контрование
Создание дополнительного трения в резьбовом соединении при помощи контргайки. Дополнительно встречается и сочетание с другими способами, т.е. контргайку шплинтуют, обвязывают проволокой, кернят и т.д. Самый простой способ стопорения, недостатком является двукратный расход гаек против положеного.
Шплинтование
Применение деформируемого элемента — шплинта. Шплинт — стальная проволока полукруглого сечения, сложенная вдвое, пропускаемая через радиальное отверстие в резьбе и фиксирующая прорезные и корончатые гайки относительно болта.
Вязка (обвязка) проволокой
Фиксация крепёжных элементов (болтов, гаек) при помощи обвязки проволокой относительно неподвижных элементов конструкции или расположенных рядом однотипных крепёжных элементов.
Установка пружинной шайбы
Установка пружинной шайбы (так называемая шайба Гровера) под гайку или головку болта с созданием дополнительного натяжения в резьбе и предотвращением вращения соединительных деталей. Стопорящее действие шайбы Гровера основано на врезке острых кромок шайбы в прилегающие к ней поверхности при попытке отворачивания вплоть до начала снятия стружки, что препятствует неконтролируемому прокручиванию гайки или болта после затяжки либо незначительного расслабления резьбового соединения.
Установка стопорной шайбы с лапкой или носком
Стопорение шестигранных болтов и гаек с помощью загибания специальных элементов шайбы.
Приварка, пайка, расклёпывание, кернение
Превращение резьбового соединения в условно разъёмное соединение, приваркой (пайкой) резьбы или гайки (головки болта) к конструкции или путём изменения профиля витка резьбы.
Нанесение на резьбу клея, лаков, краски
Фиксация происходит за счёт адгезии (прилипания, сцепления) при затвердении (полимеризации) клея, лаков, краски.
Этот метод имеет такие достоинства, как быстрый, надёжный, защищает резьбу от внешних воздействий атмосферы. Недостатки: требуется очистить резьбу от грязи и масел перед нанесением на неё связующего состава, низкая химическая стойкость против органических растворителей, кислот и щелочей, а также разрушение связующего элемента от воздействия температуры.
Использование гаек с некруглой резьбой
Это очень простой способ, заключающийся в том, что обычную шестигранную гайку слегка сминают ударом молотка, резьбовое отверстие становится эллиптическим и завинчивается со значительным усилием. При этом возможно повреждение антикоррозионного покрытия болта или шпильки.
Использование анкерных гаек
По сути метод похож на использование гаек с некруглой резьбой. Анкерные гайки имеют разрез с одной стороны вдоль оси. Отверстие в этом месте слегка сжато, разрезанные участки слегка пружинят и хорошо противостоят самопроизвольному отвинчиванию. Как правило, вторая сторона анкерных гаек имеет фланец, которым гайка крепится неразъёмным соединением (клёпкой или сваркой) с одной из соединяемых деталей.
Этот способ наиболее широко используется в авиации. Почти все лючки, съёмные панели на крыльях и фюзеляже привинчиваются винтами к анкерным гайкам. Винтовое соединение может использоваться многократно без ухудшения характеристик. Важным свойством является и то, что доступ к винтам возможен только с одной стороны, и другие способы стопорения резьбы неприменимы.
Болтовое соединение
Существует два основных типа конструкций болтовых соединений: соединения с натяжением и соединения, работающие на сдвиг.
В натяжном соединении болт и зажимаемые компоненты соединения предназначены для передачи приложенной растягивающей нагрузки через соединение посредством зажимаемых компонентов за счет конструкции, обеспечивающей надлежащий баланс жесткости соединения и болта. Соединение должно быть спроектировано таким образом, чтобы нагрузка зажима никогда не преодолевалась внешними силами натяжения, действующими на разъединение соединения. Если внешние силы натяжения преодолевают нагрузку зажима (предварительный натяг болта), компоненты зажимного соединения разделятся, допуская относительное движение компонентов.
Правильная конструкция соединения и предварительный натяг болта обеспечивают следующие полезные свойства:
Как при расчете соединений на растяжение, так и на сдвиг, некоторый уровень предварительной нагрузки на растяжение в болте и результирующая предварительная нагрузка сжатия в зажимаемых компонентах важны для целостности соединения. Целевой уровень предварительного натяга может быть достигнут различными методами: приложением измеренного крутящего момента к болту, измерением удлинения болта, нагреванием для расширения болта, затем поворотом гайки вниз, затяжкой болта до предела текучести, ультразвуковым испытанием или применением определенное количество градусов относительного поворота резьбовых компонентов. С каждым методом связан ряд неопределенностей, некоторые из которых весьма существенны.
СОДЕРЖАНИЕ
Теория [ править ]
Обычно болт натягивается (предварительно нагружается) путем приложения крутящего момента либо к головке болта, либо к гайке. Приложенный крутящий момент заставляет болт «взбираться» по резьбе, вызывая натяжение болта и эквивалентное сжатие компонентов, закрепляемых болтом. Предварительный натяг, развиваемый в болте, возникает из-за приложенного крутящего момента и является функцией диаметра болта, геометрии резьбы и коэффициентов трения, которые существуют в резьбе и под затянутой головкой болта или гайкой. Жесткость компонентов, зажатых болтом, не имеет отношения к предварительной нагрузке, создаваемой крутящим моментом. Однако относительная жесткость болта и компонентов зажимного соединенияопределить долю внешней растягивающей нагрузки, которую будет нести болт, и которая, в свою очередь, определяет предварительную нагрузку, необходимую для предотвращения разъединения соединения и тем самым для уменьшения диапазона напряжений, которые испытывает болт при многократном приложении растягивающей нагрузки. Это определяет долговечность болта при многократных растягивающих нагрузках. Поддержание достаточного предварительного натяга шарнира также предотвращает относительное проскальзывание компонентов шарнира, которое может вызвать истирание, которое может привести к усталостному разрушению этих деталей.Поддержание достаточного предварительного натяга шарнира также предотвращает относительное проскальзывание компонентов шарнира, которое может вызвать истирание, которое может привести к усталостному разрушению этих деталей.Поддержание достаточного предварительного натяга шарнира также предотвращает относительное проскальзывание компонентов шарнира, которое может вызвать истирание, которое может привести к усталостному разрушению этих деталей.
Когда скрепляемые детали менее жесткие, чем застежка (например, те, в которых используются мягкие сжатые прокладки), эта модель выходит из строя, и крепеж подвергается растягивающей нагрузке, которая является суммой предварительного натяжения растяжения и внешней растягивающей нагрузки.
В некоторых случаях соединения спроектированы таким образом, что крепеж в конечном итоге выходит из строя раньше, чем более дорогие компоненты. В этом случае замена существующей застежки на более прочную может привести к повреждению оборудования. Таким образом, обычно рекомендуется заменять старые крепежные детали новыми крепежными элементами той же марки.
Расчет крутящего момента [ править ]
Обычное соотношение, используемое для расчета крутящего момента для желаемого предварительного натяга, учитывает геометрию резьбы и трение в резьбе и под головкой болта или гайкой. Ниже предполагается, что используются стандартные болты и резьба по ISO или национальному стандарту:
Фактор гайки K учитывает геометрию резьбы, трение, шаг. При использовании резьбы ISO и Единого национального стандарта коэффициент гаек составляет: [3]
| Метод | Точность |
| Динамометрический ключ для болтов без смазки | ± 35% |
| Динамометрический ключ для болтов с гайкой | ± 30% |
| Динамометрический ключ для смазанных болтов | ± 25% |
| Шайба индикации предварительного натяга | ± 10% |
| Гаечный ключ с компьютерным управлением (ниже урожайности) | ± 15% |
| Гаечный ключ с компьютерным управлением (определение текучести) | ± 8% |
| Относительное удлинение болта | ± 5% |
| Тензодатчики | ± 1% |
| Ультразвуковой мониторинг | ± 1% |
Предпочтительный предварительный натяг болта для структурных применений должен составлять не менее 75% испытательной нагрузки крепежа [2] для креплений с более высокой прочностью и до 90% испытательной нагрузки для постоянных креплений. Чтобы получить преимущества от предварительного натяга, зажимное усилие должно быть выше, чем разделяющая нагрузка соединения. Для некоторых соединений требуется несколько крепежных элементов, чтобы закрепить соединение; все они затягиваются вручную перед приложением окончательного крутящего момента, чтобы обеспечить равномерную посадку соединения.
Предварительный натяг, достигаемый затягиванием болта, вызван действующей частью крутящего момента. На трение в резьбе и под гайкой или головкой болта израсходуется некоторая часть приложенного крутящего момента. Большая часть прилагаемого крутящего момента теряется из-за 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 предварительного натяга. Первоначально при приложении крутящего момента он должен преодолевать 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 на 50/40/10% по мере натяжения болта.Величина крутящего момента зависит от трения, возникающего в резьбе и под затянутой головкой болта или гайкой, а также от закрепляемого материала или шайбы, если они используются. На это трение может повлиять нанесение смазки или любого покрытия (например, кадмия или цинка) на резьбу, и стандарт крепежа определяет, является ли значение крутящего момента для нарезания сухой или смазанной резьбы, поскольку смазка может снизить значение крутящего момента на 15. % до 25%; Смазка застежки, предназначенной для затягивания всухую, может привести к ее чрезмерной затяжке, что может повредить резьбу или растянуть застежку сверх ее предела упругости, тем самым уменьшив ее зажимную способность.поскольку смазка может снизить значение крутящего момента от 15% до 25%; Смазка застежки, предназначенной для затягивания всухую, может привести к ее чрезмерной затяжке, что может повредить резьбу или растянуть застежку сверх ее предела упругости, тем самым уменьшив ее зажимную способность.поскольку смазка может снизить значение крутящего момента от 15% до 25%; Смазка застежки, предназначенной для затягивания всухую, может привести к ее чрезмерной затяжке, что может повредить резьбу или растянуть застежку сверх ее предела упругости, тем самым уменьшив ее зажимную способность.
Динамометрические ключи не позволяют напрямую измерить предварительный натяг болта.
Предварительный натяг болта также можно контролировать, затягивая болт до точки деформации. При некоторых обстоятельствах опытный оператор может почувствовать снижение работы, необходимой для поворота динамометрического ключа, поскольку материал болта начинает уступать. В этот момент болт имеет предварительный натяг, определяемый площадью болта и пределом текучести материала болта. Эту технику можно более точно выполнить на специально построенных машинах. Поскольку этот метод работает только при очень высоких предварительных нагрузках и требует сравнительно дорогих инструментов, он обычно используется только для определенных приложений, прежде всего в двигателях с высокими рабочими характеристиками. [7] [8]
На данный момент не существует простого метода измерения натяжения застежки на месте. Все методы, от наименее точных до наиболее точных, включают сначала ослабление застежки, затем приложение к ней силы и количественное определение полученного в результате удлинения. Это известно как «повторное затягивание» или «повторное натяжение» в зависимости от того, какая технология используется.
Технологии, используемые в этом процессе, могут быть:
На рассматриваемом крепежном элементе используется электронный динамометрический ключ, так что приложенный крутящий момент может быть измерен по мере его увеличения.
Последние технологические разработки позволили установить напряжение (± 1%) с помощью ультразвукового контроля. Это обеспечивает ту же точность, что и тензодатчики, без необходимости устанавливать тензодатчики на каждый крепежный элемент.
Вовлеченность темы [ править ]
J знак равно предел прочности материала внешней резьбы предел прочности материала внутренней резьбы <\displaystyle J=<\frac <\text
L e 2 = J × L e <\displaystyle L_
Хотя эти формулы дают абсолютное минимальное зацепление резьбы, во многих отраслях промышленности указывается, что болтовые соединения должны быть как минимум полностью зацеплены. Например, FAA определило, что в общих случаях хотя бы одна резьба должна выступать из любого болтового соединения. [1]
Режимы отказа [ править ]
Наиболее распространенным видом отказа является перегрузка: действующие силы приложения создают нагрузки, превышающие нагрузку зажима, вызывая со временем ослабление соединения или катастрофическое повреждение.
Избыточное закручивание может привести к выходу из строя из-за повреждения резьбы и деформации крепежа, хотя это может происходить в течение очень длительного времени. Недостаточная затяжка может вызвать сбои из-за расшатывания сустава, а также может привести к изгибу сустава и, таким образом, разрушению под действием усталости.
Бринеллинг может возникнуть при использовании шайб низкого качества, что приведет к потере зажимной нагрузки и последующему разрушению соединения.
Механизмы блокировки [ править ]
Стук болта [ править ]
Стук болта происходит в зданиях, когда болтовые соединения соскальзывают «под нагрузкой», вызывая громкий и потенциально пугающий звук, напоминающий выстрел из винтовки, который, однако, не имеет конструктивного значения и не представляет никакой угрозы для пассажиров.
Болтовое соединение между двумя элементами может действовать как соединение подшипникового типа или фрикционное соединение. В фрикционном соединении элементы зажимаются вместе с достаточной силой, чтобы возникающее трение между зажимаемыми поверхностями не позволяло им скользить вбок друг о друга.
В подшипниковом соединении сам болт ограничивает боковое перемещение элементов за счет того, что стержень болта опирается на стороны отверстий в зажимаемых элементах. Такие соединения требуют меньшего усилия зажима, поскольку не требуется высокий уровень трения между зажимаемыми поверхностями. Зазор между болтом и отверстиями означает, что некоторое боковое движение может произойти до того, как болт упрется в стороны отверстий.