Как обеспечить прочность и надежность болтовых соединений? В этой статье рассматриваются практические методы повышения прочности болтов, охватывающие такие важные области, как распределение нагрузки, снижение напряжений и совершенствование производства. Поняв и применив эти методы, вы сможете значительно повысить долговечность и производительность ваших болтовых соединений. Читайте далее, чтобы узнать советы экспертов по максимизации прочности ваших болтовых соединений.
При использовании стандартной гайки распределение осевой нагрузки происходит неравномерно.
Как показано на рисунке 1(a), нагрузка на первый виток резьбы является наибольшей на опорной поверхности гайки, а затем уменьшается.
Теоретический анализ и эксперименты показали, что чем больше число витков, тем более выраженным становится неравномерное распределение нагрузки. После 8-10-го витков нить практически не испытывает нагрузки.
В результате более толстая гайка с большим количеством витков не повышает прочность соединения.
При использовании гайки с натягом на рис. 1(b) конический участок крепления гайки и стержень болта подвергаются деформации растяжения, что позволяет уменьшить разницу в моменте закручивания между гайкой и стержнем болта и сделать распределение нагрузки более равномерным.
На рис. 1 (c) показана гайка с кольцевой канавкой, функция которой аналогична функции монтажной гайки.
Из-за некачественного проектирования, производства или монтажа болты могут испытывать дополнительные напряжения на изгиб (как показано на рис. 2), что существенно влияет на их состояние. усталостная прочность и его следует избегать.
Например, при установке болтов на шероховатые поверхности, такие как отливки или поковки, часто используются такие конструкции, как бобышки или потайные гнезда, чтобы обеспечить плоскую опорную поверхность после резки (как показано на рис. 3).
Корень резьбы и стык между головкой болта и стержнем являются точками концентрации напряжений, которые могут привести к разрушению.
Концентрация напряжений в корне резьбы оказывает значительное влияние на усталостную прочность болта.
Концентрацию напряжений можно уменьшить, увеличив радиус галтели у корня резьбы, добавив галтель в переходной зоне головки болта (как показано на рис. 4(a)) или вырезав разгрузочную канавку (как показано на рис. 4(b) и 4(c)).
Когда максимальное напряжение в болте остается постоянным, усталостная прочность тем выше, чем меньше амплитуда напряжения.
При одинаковой рабочей нагрузке и остаточной предварительной нагрузке уменьшение жесткости болта или увеличение жесткости соединенных деталей может уменьшить амплитуду напряжений (как показано на рис. 5), но для этого необходимо увеличить предварительную нагрузку.
Способы уменьшения жесткости болта включают: соответствующее увеличение длины болта, частичное уменьшение диаметра болта или создание полой конструкции, например, гибкого болта.
Эластичный элемент (как показано на рисунке 6), установленный под гайкой, также может служить в качестве гибкого болта.
Гибкий болт обладает высокой деформационной способностью, хорошо поглощает энергию и хорошо переносит удары и вибрации.
Для повышения жесткости соединенной системы не рекомендуется использовать прокладку с низкой жесткостью. Вместо этого предпочтительно использовать уплотнительное кольцо для герметичного соединения, как показано на рис. 7.
Процесс производства существенно влияет на усталостную прочность болтов, особенно для высокопрочные стальные болты.
Когда резьба накатывается, эффект холодной закалки приводит к остаточному сжимающему напряжению в поверхностном слое, структура металла оптимизируется, а усталостная прочность болта превосходит усталостную прочность при токарной обработке.
Такие методы, как карбонитрирование, азотирование и дробь упрочнение может повысить усталостную прочность болтов.
Как основатель компании MachineMFG, я посвятил более десяти лет своей карьеры металлообрабатывающей промышленности. Мой обширный опыт позволил мне стать экспертом в области производства листового металла, механической обработки, машиностроения и станков для обработки металлов. Я постоянно думаю, читаю и пишу об этих предметах, постоянно стремясь оставаться на переднем крае своей области. Позвольте моим знаниям и опыту стать преимуществом для вашего бизнеса.
RU 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
ID 
IT 
JA 
NL 
PT 
PT_BR 
KO 
TR