Высокопрочные болты являются одним из наиболее важных продуктов в промышленном секторе, играя жизненно важную роль при сборке различных типов машин. Знаете ли вы способы крепления высокопрочных болтов? И как правильно выбрать способ крепления? В этой статье TorcStark даст подробный ответ на эти два вопроса.

Теперь давайте начнем!

Высокопрочные болты делятся на два типа: с большой шестигранной головкой и динамометрически-срезные. Они отличаются только формой и способами крепления при одинаковой нагрузке. Для каждого типа высокопрочных болтов существует свой метод крепления, и мы углубимся в конкретный анализ.

1. Способ крепления высокопрочных болтов с большой шестигранной головкой.

Высокопрочные болты с большой шестигранной головкой относятся к болтам обычного типа и широко используются в Европе, Америке, Китае. Они находят широкое применение, особенно на железнодорожных мостах, причем этот тип используется исключительно в Китае.

К методам крепления высокопрочных болтов с большой шестигранной головкой относятся моментный и угловой методы.

1.1 Метод крутящего момента

Метод крутящего момента предполагает затягивание гайки с помощью динамометрический ключ, который отображает значения крутящего момента.

Операция обычно состоит из двух этапов: предварительная затяжка и окончательная затяжка. Для крупных соединений процедура должна включать три этапа: предварительную затяжку, повторную затяжку и окончательную затяжку.

Цель предварительной и повторной затяжки – сблизить соединяемые пластины. Момент предварительной затяжки должен составлять около 50% от строительного крутящего момента, а момент повторной затяжки равен моменту предварительной затяжки.

После предварительной или повторной затяжки высокопрочные болты следует маркировать цветом на гайке. Затем повторите затяжку в соответствии со значением момента затяжки конструкции. После завершения повторной затяжки пометьте гайку другим цветом.

Кончик:

Предварительная затяжка: При ввинчивании болта в отверстие детали используйте электрический динамометрический ключ, приложив необходимое усилие для предварительной затяжки. Это гарантирует плотное прилегание болта к фиксированному объекту без чрезмерного усилия.

Повторная затяжка: После предварительной затяжки болта из-за расслабления самого болта и деформации закрепляемого объекта необходимо снова приложить соответствующий крутящий момент для приведения болта в заданное натянутое состояние.

Окончательная затяжка: После завершения предварительной и повторной затяжки еще раз примените сильный крутящий момент, чтобы довести болт до заданного окончательного состояния уплотнения.

Строительный крутящий момент Т следует определять по следующей формуле:

T=kd(P+δP) (формула 1-1)

Где:

  • d — номинальный диаметр болта.
  • P — предварительное натяжение болта.
  • δP — это значение потерь предварительного натяжения, вызванных расслаблением болта после компенсационной затяжки, обычно около 10% предварительного натяжения.
  • k — коэффициент крутящего момента.

Как видно из приведенной выше формулы, приложенный момент затяжки не только пропорционален номинальному диаметру болта и заданному предварительному натяжению, но также зависит от коэффициента крутящего момента.

Коэффициент крутящего момента должен быть определен путем предварительного экспериментирования, и заводы обычно предоставляют это значение для каждой партии болтов при доставке. Этот коэффициент представляет собой фундаментальное значение коэффициента крутящего момента, отражающее качество изготовления болтов. На этот коэффициент влияют такие факторы, как обработка поверхности болта (чернение, фосфатирование), чистота поверхности, точность резьбы, смазка и т. д., указывая на качество изготовления болта. Однако оно определяется в конкретных условиях на заводе.

На коэффициент крутящего момента также влияют различные внешние факторы, такие как транспортировка, хранение, не повреждена ли резьба в процессе эксплуатации, не загрязнена ли она пылью или маслом, не подверглась ли она воздействию влаги и не заржавела ли она.

Даже если этих факторов избежать, другие элементы, такие как количество слоев, толщина и плоскостность соединяемых пластин, последовательность затяжки болтовой группы, скорость затяжки, наличие смазки (смазки) между гайкой и болтом или между гайкой и шайбой, температура во время затяжки (которая снижается при повышении температуры) и своевременность окончательной затяжки - все это оказывает определенное влияние на коэффициент крутящего момента.

Если коэффициент крутящего момента большой с высокой изменчивостью, это указывает на то, что крутящий момент конструкции высок, а предварительное натяжение болта нестабильно. Это неизбежно усложнит обеспечение качества. Более того, увеличение строительного крутящего момента не только увеличивает напряжение сдвига, возникающее при затяжке, но и повышает трудоемкость оборудования и труда при затяжке. Поэтому при использовании метода крутящего момента необходимо определить коэффициент крутящего момента на основе фактических инженерных условий до начала строительства, чтобы обеспечить качество проекта.、

1.2 Угловой метод

Угловой метод не требует использования специализированного гаечного ключа. Он контролирует угол поворота гайки, эффективно управляя натяжением болта для достижения заданного предварительного натяжения. Таким образом, это простой и эффективный метод крепления, широко используемый в США.

Угловой метод также требует двух этапов: предварительной затяжки и окончательной затяжки.

Для предварительной затяжки можно использовать короткий гаечный ключ (длиной 30–50 см, затягивает один человек, достигая примерно 20%~30% предварительного натяжения) для затягивания гайки до тех пор, пока пластины не будут плотно прилегать друг к другу и не будет сделана отметка. Затем с помощью длинного ключа (или электрического, пневматического ключа) гайку затягивают из отмеченного положения еще на 1/3–1/2 оборота (120–180°) до конечного положения.

Окончательный угол затяжки необходимо определять на основе соотношения с предварительным натяжением и зависит от толщины пакета пластин (h) и диаметра болта (d). Действующие правила в Японии и США следующие:

Япония:

  • h<8d или h<200 мм 1/2 круга
  • h>8d или h>200 мм 2/3 круга

США:

  • h≤4d 1/3 круга
  • 4d<h≤8d 1/2 круга
  • 8d<h≤12d 2/3 круга

2. Способ крепления высокопрочных болтов динамометрического типа.

Высокопрочные болты с крутящим моментом и сдвигом были первоначально представлены в Японии.

Из-за особой конструкции болта на его конце имеется канавка и кулачковая головка. Глубина канавки определяется на основе соотношения между крутящим моментом, необходимым для окончательного разрушения кулачковой головки, и предварительным натяжением. Поэтому при срыве кулачковой головки болт достигает заданного значения предварительного натяжения.

Затяжка высокопрочных болтов динамометрически-срезного типа также предполагает предварительную и окончательную затяжку с дополнительной повторной затяжкой посередине для крупных соединений.

Предварительную и повторную затяжку можно выполнить с помощью электрический динамометрический ключ, при этом значение крутящего момента также установлено равным 50% по формуле (1-1) и коэффициенту крутящего момента 0,13. Таким образом, момент предварительной/повторной затяжки можно выразить как:

T0=0,065d (P+δP) (формула 2-1)

После предварительной или повторной затяжки высокопрочные болты следует маркировать цветом на гайке. Затем специализированный Электрический ключ типа TC используется для затягивания гайки и кулачковой головки до тех пор, пока кулачковая головка не сломается.

Крепление высокопрочных болтов торсионно-срезного типа простое и облегчает проверку того, затянуты ли болты недостаточно или чрезмерно. Поэтому его очень предпочитают строительные подразделения. Недостатком является то, что кулачковая головка требует немного большего расхода стали. Кроме того, отсутствие строгого контроля за погрешностью изготовления глубины канавки может привести к некоторой изменчивости предварительного натяжения болтов.

3. Анализ двух методов затяжки высокопрочных болтов.

3.1 Анализ метода крепления высокопрочных болтов крутящего момента-сдвига

Способ крепления высокопрочных болтов динамометрически-срезного типа прост и легко поддается проверке. Поэтому, пока существует надежное снабжение и доступ к электрические динамометрические ключи, а качество болтов соответствует национальным стандартам, это приемлемый вариант для использования в строительных конструкциях.

3.2 Анализ метода крепления высокопрочных болтов с большой шестигранной головкой

Производство больших высокопрочных болтов с шестигранной головкой относительно несложно и доступно в широком ассортименте. Однако процесс крепления требует определенных характеристик, особенно в отношении определения коэффициента крутящего момента и момента затяжки. Хотя на коэффициент крутящего момента влияет несколько факторов, за счет усиления контроля качества изготовления болтов и управления технологией строительства надежность качества соединения может быть достигнута на более высоком уровне.

Кончик:

Обеспечение качества болтов имеет решающее значение, и ключом к этому является снижение коэффициента крутящего момента и минимизация его изменчивости при производстве болтов.

Фосфатирование поверхности высокопрочных болтов, гаек и шайб позволяет существенно снизить коэффициент крутящего момента и его изменчивость. Коэффициент крутящего момента может быть уменьшен примерно на 50%, обычно в диапазоне от 0,115 до 0,120, со стандартным отклонением от 0,0026 до 0,0098 и изменчивостью предварительного натяжения от 0,016 до 0,096.

Метод крепления высокопрочных болтов с большой шестигранной головкой угловым методом прост и практичен. Однако крайне важно строго контролировать окончательный угол затяжки; в противном случае существует риск недостаточной или чрезмерной затяжки, при этом более вероятна чрезмерная затяжка.

В нормальных условиях значения предварительного натяжения, полученные методом крутящего момента, обычно стабильны. Однако различные факторы во время строительства могут влиять на коэффициент крутящего момента, что затрудняет проведение количественного анализа. Такие факторы, как влияние колебаний температуры во время строительства (изменение примерно k=士6,15X10-4~士6,6X10-4/℃, со средней скоростью изменения примерно от 0,48% до 0,50% на градус Цельсия) и влияние несвоевременного окончательная затяжка может увеличить или уменьшить коэффициент крутящего момента, что часто затрудняет количественный анализ.

В таких ситуациях рекомендуется рассмотреть возможность использования углового метода для окончательной затяжки, сочетая метод крутящего момента и угловой метод. При использовании углового метода после окончательной затяжки рекомендуется производить проверку, постукивая по каждому болту небольшим молотком массой от 0,3 до 0,5 кг. Кроме того, следует проводить проверку динамометрического ключа, отворачивая затянутую гайку на 30–50° и затем затягивая ее обратно в исходное положение, чтобы проверить, имеется ли значительное отклонение (не превышающее 10%).

Такой подход позволяет двум методам крепления дополнять друг друга. Проверка крутящего момента может быть рассчитана по следующей формуле:

Тзб=кдП

Резюме:

Поскольку при соединении мостов, железных дорог, оборудования высокого и сверхвысокого давления обычно используются высокопрочные болты, необходимо комплексно учитывать все факторы, которые могут повлиять на процесс крепления. Выбранный способ крепления должен обеспечивать точность приложения крутящего момента к высокопрочным болтам. Это гарантирует плавное завершение проекта и решает проблемы безопасности строительного персонала.