Что такое высокопрочный болт? | МашинаМФГ

Что такое высокопрочный болт?

0
(0)

Сверхвысокопрочный болт с фрикционной рукояткой позволяет снизить вес и увеличить монтажное пространство за счет уменьшения собственных размеров при сохранении прежней силы зажима. Такая оптимизация функций и объема соединяемых деталей приводит к общему снижению веса оборудования и повышению его производительности.

Что такое высокопрочный болт с фрикционной рукояткой, спросите вы? Позвольте мне объяснить.

Физический крепеж марки 16.8 и 19.8

1. Что такое Высокопрочный болт?

Высокопрочный болт также известен как высокопрочный болт с фрикционным захватом, сокращенно HSFG. В строительстве термин "высокопрочный болт" часто используется как сокращение от "высокопрочный болт с фрикционным захватом".

Однако в повседневном общении слова "трение" и "сцепление" часто опускаются, что приводит к недопониманию основного определения высокопрочного болта с фрикционным сцеплением среди многих инженерно-технических работников.

Миф 1:

Болты с маркой материала более 8.8 являются "высокопрочными болтами"?

Ключевое различие между высокопрочными и обычными болтами заключается не в прочности используемых материалов, а в форме напряжения, которое они могут выдержать. Высокопрочные болты предназначены для создания предварительной нагрузки и использования статического трения для сопротивления сдвигу, в то время как обычные болты могут не обладать такими возможностями.

Важно отметить, что в британских стандартных спецификациях высокопрочные болты (HSFG BOLT) относятся к маркам 8.8 и 10.9 (BS EN 14399 / ASTM-A325 & ASTM-490), а обычные болты включают марки 4.6, 5.6, 8.8, 10.9, 12.9 и другие (как указано в таблице 2 пункта 11 стандарта BS 3692).

Таким образом, становится ясно, что прочность материала не является единственным фактором, позволяющим отличить высокопрочные болты от обычных.

Таблица2 Обозначения классов прочности стальных болтов и винтов

Обозначение класса прочности4.64.85.65.86.88.810.912.9
Прочность на разрыв
Rm мин.Н/мм2
40040050050060080010001200
Напряжение текучести
Re мин.Н/мм2
240320300400480
Напряжение при постоянном заданном пределе
R0.2Н/мм2
6409001080

2. Какова прочность высокопрочных болтов?

Согласно GB50017, рассчитайте прочность на растяжение и сдвиг одного обычного болта класса B марки 8.8 и высокопрочного болта марки 8.8.

Какова прочность высокопрочных болтов

Чтобы ответить на вопрос, в чем заключается "сила" высокопрочных болтов, важно сначала понять условия работы конструкции и законы упруго-пластической деформации как обычных, так и высокопрочных болтов.

Изучая предельное состояние при разрушении конструкции, мы видим, что, хотя расчетные значения прочности на растяжение и сдвиг могут быть выше для обычных болтов той же марки, истинная сила высокопрочных болтов заключается в их способности выдерживать более экстремальные нагрузки без разрушения.

Кривые напряжения-деформации обычных и высокопрочных болтов в условиях эксплуатации

Предельное состояние при отказе конструкции

Для обычного болтовое соединениеСам болт подвергается пластической деформации, превышающей расчетный предел, что приводит к сдвигу болта. Во время этого процесса между соединительными пластинами происходит относительное проскальзывание, прежде чем болт начинает испытывать сдвиг. Это приводит к упруго-пластической деформации и восприятию сдвигающей силы.

В отличие от этого, для высокопрочного болтового соединения статическое трение между эффективными поверхностями трения является начальным фактором, воспринимающим сдвигающее усилие.

При увеличении нагрузки сила трения может стать недостаточной для сопротивления силе сдвига, и статическая сила трения будет преодолена. Это приводит к относительному смещению двух стальных пластин, что считается отказом при проектировании.

Однако даже в этом случае стержень болта может использовать свою собственную упруго-пластическую деформацию, чтобы выдержать сдвиг при контакте с соединительной пластиной.

Миф 2:

Высокая несущая способность - это высокая прочность болта?

Согласно расчетам для одного болта, расчетная прочность на растяжение и сдвиг высокопрочных болтов ниже, чем у обычных болтов. Однако истинная прочность высокопрочных болтов заключается в их расчетных совместных свойствах.

Когда соединение находится в нормальных рабочих условиях, относительное проскальзывание исключено, а значит, упруго-пластическая деформация минимальна, а жесткость соединения высока. Это приводит к большому запасу прочности соединения, даже если количество болтов не уменьшается по сравнению с конструкцией, использующей обычные болты.

Высокопрочные болты подходят для использования в главных балках и других местах, где требуется высокая жесткость узлов, что соответствует основному принципу сейсмического проектирования - "сильные узлы и слабые члены".

Таким образом, сила высокопрочных болтов заключается не в расчетном значении их несущей способности, а в большой жесткости, высокой безопасности и устойчивости к повреждениям проектируемых соединений.

3. Сравнение высокопрочных и обычных болтов

Из-за различий в принципах расчетных напряжений существуют значительные различия в методах, используемых для строительного контроля обычных и высокопрочных болтов.

Требования к контролю обычных и высокопрочных болтов

БолтОбщие 8.8Высокая прочность 8.8
СтандартBS3692ISO898Экспериментальное значение партииBS4395-1ISO891Экспериментальное значение партии
РастяжкаПредел текучестиМПа640885635817
Прочность на разрывМПа830959827944
Расширяемость%12291224
Процентное сокращение площади52535258
AKVJ--30J33J
Химический анализRRRR
Испытание на твердостьHRC23-3429.825-3428.9
HV10256-335294260-330-
Усилие нагружениякН212-207-

Требования к механическим характеристикам обычных болтов той же марки несколько выше, чем у высокопрочных.

Однако к высокопрочным болтам предъявляются более высокие требования по восприятию энергии удара по сравнению с обычными болтами.

  • a. Идентификация высокопрочной пары болтовых соединений по британскому стандарту класса 8.8, болты, гайки и шайбы (BS4395);
  • b. Идентификация пары высокопрочных болтовых соединений по британскому стандарту класса 8.8, болты, гайки и шайбы (BSEN14399);
  • c. Идентификация высокопрочной винтовой пары, болты, гайки и шайбы (ASTM A325) по американскому стандарту Grade 8.8;
  • d. Идентификация пары обычных болтовых соединений британского стандарта класса 8.8, болты, гайки и шайбы (BS3692).

Маркировка обычных и высокопрочных болтов является основным методом идентификации болтов одного и того же класса на месте. Также необходимо различать высокопрочные болты по британским и американским стандартам, так как расчет значений крутящего момента в них может отличаться.

С точки зрения стоимости обычные болты примерно на 70% дешевле высокопрочных. Учитывая сравнение требований к их приемке, можно сделать вывод, что стоимость высокопрочных болтов выше для обеспечения их ударной энергии (вязкости).

4. Как повысить усталостную прочность болтов?

Независимо от сложных нагрузок, которые они выдерживают, наиболее распространенной формой разрушения высокопрочных болтов является усталостное разрушение.

Еще в 1980 году эксперты изучили 200 случаев разрушения болтовых соединений и обнаружили, что более 50% были вызваны усталостным разрушением.

Поэтому очень важно повысить усталостную прочность высокопрочных болтов.

Сайт усталостное разрушение болтов имеет следующие характеристики:

  • Максимальное напряжение, которое вызывает усталостное разрушение значительно ниже предела прочности материала при статическом напряжении и даже ниже предела текучести.
  • Усталостное разрушение приводит к внезапному хрупкому разрушению без заметной пластической деформации.
  • Усталостное разрушение является результатом накопления микроповреждений с течением времени.

Для болтов основными формами разрушения являются пластическая деформация резьбовой части и усталостное разрушение винта. Из них большинство повреждений происходит следующим образом:

  • 65% в первой резьбе, соединенной с гайкой
  • 20% на переходе между резьбой и полированным стержнем
  • 15% в области галтели между головкой болта и винтом.

1. Оптимизация конструкции для снижения концентрации напряжений

Строго контролируйте конечный размер болтов, чтобы исключить концентрацию напряжений:

a. Используйте большое переходное филе

b. Вырезание разгрузочной канавки

c. Вырезание подрезов на конце нити

d. Оптимизация угла наклона головки болта также может эффективно снизить концентрацию напряжений

e. Используйте армированную нить

Основными отличиями усиленной резьбы от обычной являются малый диаметр (d1) наружной резьбы и радиус галтели корневого перехода (R).

Основные характеристики усиленной резьбы включают больший малый диаметр (d1) по сравнению с обычной резьбой, увеличенный радиус галтели корневого перехода (R) и снижение концентрации напряжений в болте.

Существуют специальные требования к радиусу галтели корневого перехода (R) в армированной резьбе: R+ = 0,18042P и rmin = 0,15011P, где P - шаг. В отличие от этого, для обычной резьбы, которая может иметь даже прямой участок, таких требований нет.

армированная нить против общей нити

2. Улучшить производственный процесс

Улучшение контроля над термообработкой и обработка поверхности Процессы, происходящие при изготовлении болтов, могут эффективно повысить их усталостную прочность.

a. Термическая обработка

Болты подвергаются термической обработке с последующей прокаткой для создания значительного остаточного сжимающего напряжения, которое замедляет образование и рост трещин и усиливает их усталостная прочность. Важно предотвратить обезуглероживание в процессе термической обработки и сравнить усталостную прочность болтов с поверхностным обезуглероживанием и без него.

Наличие обезуглероживания приводит к окислению углерода в слое, что приводит к уменьшению количества цементита в металлографической структуре и снижению прочность и твердость по сравнению с обычными конструкциями. Как правило, усталостная прочность болтов снижается на 19,8% в условиях поверхностного обезуглероживания.

b. Фосфатирование

Фосфатирование поверхностей болтов предотвращает появление ржавчины и обеспечивает стабильное трение при сборке. Кроме того, она может уменьшить износ.

В процессе накатывания нити уменьшается трение между нитепрокатным кругом и винтовая резьба может положительно повлиять на распределение напряжений на резьбе болта после накатывания и уменьшить шероховатость поверхности резьбы.

3. Установите соответствующую предварительную нагрузку

Напряжение в обычном болтовом соединении передается в основном на первые три напряженные резьбы. Когда начальная предварительная нагрузка значительна, в корнях некоторых резьб возникает пластическая деформация, приводящая к остаточное напряжение на этих корнях. Это остаточное сжимающее напряжение повышает усталостную прочность нитей.

Кроме того, пластическая деформация резьбы улучшает распределение напряжений и снижает контактное давление, а также повышает усталостную прочность резьбы. Чем больше предварительный натяг, тем лучше болтовое соединение сопротивляется разделению и ослаблению предварительного натяга. Это приводит к повышению эффективной усталостной прочности болтовое соединение.

Поэтому увеличение усилия предварительной затяжки в болтовом соединении повышает его способность противостоять усталостному разрушению при циклических внешних нагрузках и снижает риск усталостного разрушения от вибрации и ударных нагрузок или ограниченной перегрузки.

Насколько публикация полезна?

Нажмите на звезду, чтобы оценить!

Средняя оценка 0 / 5. Количество оценок: 0

Оценок пока нет. Поставьте оценку первым.

Так как вы нашли эту публикацию полезной...

Подписывайтесь на нас в соцсетях!

Сожалеем, что вы поставили низкую оценку!

Позвольте нам стать лучше!

Расскажите, как нам стать лучше?

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Прокрутить вверх