Подбор крепежа

Метрический крепеж: износ соединений

Метрический крепеж — шпильки, болты, винты, гайки — все активнее используются в промышленности. Их главных плюс — возможность многократного монтажа-демонтажа. Однако есть и свои минусы. Один из них — износ и ослабление соединений и, как следствие, произвольное отвинчивание.

Где тонко, там и рвется: слабые места резьбовых соединений

Контроль стягивающей нагрузки — основной момент при определении эффективности резьбовых соединений с использованием метрического крепежа. Насколько крепко занянут болт? Хороший вопрос.

Износ резьбового соединения — это в том числе и ослабление стягивающей нагрузки. Основные причины — внешние динамические факторы, которые заставляют крепеж вращаться и ослаблять затяг.

Так называемое ротационное ослабление встречается в машинных узлах, где соединения испытывают постоянные вибрационные нагрузки, что провоцирует развинчивание.

Неротационное ослабление связано с изменением свойств скрепляемых материалов и не имеет прямого отношения к вибрационным нагрузкам.

Последний вариант менее предсказуем, так как связан с дефектами как самого крепежа, так и скрепляемого материала. Неротационное ослабление может являться результатом деформации как резьбы в частности так и всего соединения в целом. Также причиной подобного рода износа является деформация опорных поверхностей.

Что хуже — динамика или статика?

Если в случае динамических нагрузок основной урон крепежу наносят “внешние силы”, то в случае с неротационным ослаблением речь идет о микродефектах и крепежа, и материалов основания, которые при взаимодействии суммируют негативный эффект. Данный технологический момент называется просадкой.

При монтаже детали и, скажем, болта неровности на обеих поверхностях подвергаются значительной нагрузке. В местах неровностей, которые не всегда можно определить визуально, возникают очень большие локальные напряжения. Величина этих напряжений даже при весьма умеренных нагрузках выше предела текучести материалов в болтовом соединении. Таким образом, основание соединения может проседать.

Первичное ослабление при монтаже может составлять до 5% стягивающего усилия. Впоследствии ослабление возрастает по мере роста динамических нагрузок на соединение.

На сегодня неротационное ослабление крепежа является одним из наиболее уязвимых моментов при расчете нагрузок в строительстве металлоконструкций, особенно если речь идет о соединениях из нескольких тонкостенных элементов при небольшой общей толщине.

Закрепить по науке: теория Юнкера

Одна из самых точных теорий, описывающих механизмы ослабления соединений, признается теория Юнкера. Тестирование гипотез теории проводилось при помощи специально разработанной машины. В результате были определены несколько постулатов. Ряд из них имеет очевидные причины (динамические воздействия), при этом некоторые нюансы требуют пристального внимания.

В частности, в лаборатории Юнкера было установлено, что поперечные динамические нагрузки создают намного более серьезные условия для самоотвинчивания, чем динамические осевые нагрузки.

Наиболее частой причиной ослабления болтовых соединений оказалась вовсе не вибрация, как было принято считать, а движение в соединении, в частности, поперечное проскальзывание резьбы болтов и опорных поверхностей.

Если же к болту прилагалась достаточная осевая нагрузка, чтобы предотвратить поперечные перемещения в соединении, то не никакие дополнительные элементы фиксации уже не требовались, так как трение удерживало части соединения вместе.

Ослабление резьбовых соединений в особых условиях (к примеру, связанных с сильными температурными колебаниями) также оговаривалось. В этом случае рекомендуется применять дополнительные меры по улучшению эффективности монтажа. Для болтовых соединений, в частности, это может быть использование специальных стопорных гаек. Также могут использоваться болты со специальными стопорными свойствами.

Лемешные болты (13)

Интересные статьи