Болты изготовляют из сталей углеродистых обыкновенного качества марок ВСт. 3 и ВСт. 5, из сталей низколегированных конструкционных, например марки 09Г2, 14Г2, 15ХСНД и других, и из сталей легированных машиностроительных.
Болты бывают черные, получистые и чистые (точеные).
Болты черные изготовляют из круглой прокатной некалиброванной стали холодной или горячей штамповкой или ковкой без последующей обточки стержня и головки.
Болты чистые вытачивают из горячекатаной шестигранной стали, поэтому они стоят дорого.
Болты получистые изготовляют из круглой прокатной калиброванной стали холодной или горячей штамповкой с последующей обточкой опорной поверхности головки и примыкающей к ней части стержня.
Характер работы соединений, выполненных с помощью весьма сильно затянутых болтов, изготовленных из высокопрочных сталей (например, марки 40Х, 38ХС или 30ХЗМФ), резко отличается от характера работы остальных болтовых соединений, потому их выделяют в особую группу - высокопрочные болты.
Отверстия для болтов изготовляют теми же способами, что и для заклепок. Для чистых болтов отверстия должны быть выполнены по типу «В» (V класс точности). Допуски в отверстиях могут быть только плюсовые, а в стержнях чистых болтов - только минусовые (0,2-0,3 мм). Высокопрочные болты можно ставить в отверстия свободно.
Диаметр отверстий для анкерных болтов в устанавливаемом элементе делают примерно в 2-2,5 раза больше диаметра болтов. Такие большие отверстия назначают для того, чтобы иметь возможность передвигать концы конструкций при окончательной выверке положения последних в пространстве, а также для того, чтобы легче надевать конструкции на выступающие концы анкерных болтов без повреждения их нарезки. Большое отверстие для анкерного болта перекрывают прямоугольной шайбой с нормальным отверстием; после окончательной установки конструкции эту шайбу приваривают с одной или двух сторон.
Под головки и гайки болтов ставят круглые шайбы. Гайки постоянных черных и чистых болтов закрепляют постановкой контргаек или пружинных шайб. Приваривать гайки к болтам или забивать резьбу допустимо в исключительных случаях. Под головки и гайки высокопрочных болтов ставят специальные термически упрочненные шайбы. Гайки высокопрочных болтов, затянутые до назначенного закручивающего момента, дополнительно не закрепляют.
Болтовые соединения требуют большего расхода металла, чем сварные b клепаные соединения, и в обычных условиях стоят дороже. Болтовые соединения в строительных металлических конструкциях применяют в специфических случаях. Однако таких случаев много:
1) в сборно-разборных конструкциях, а также для присоединения таких элементов, которые в процессе эксплуатации требуют неоднократной смены (крепление уплотнений в затворах гидротехнических сооружений, крепление их колес и т. п.);
2) в специальных шарнирных узлах, в которых необходимо обеспечить подвижность соединения;
3) в монтажных (постоянных) соединениях для ускорения и упрощения производства работ, например крепление стропильных ферм к колоннам при помощи столиков и болтов, крепление прогонов и связей к стропильным фермам осуществляют на черных болтах; крепление ног сегментных затворов к ригелям осуществляют на чистых болтах;
4) в монтажных (постоянных) соединениях, требующих особо высокой плотности и большой выносливости, под динамической или вибрационной нагрузкой, применяют высокопрочные болты;
5) в случаях малого числа соединений, значительно удаленных друг от друга, расположенных на большой высоте или в глухих местностях, куда доставка специального сварочного или клепального оборудования нерентабельна;
6) в качестве временных монтажных креплений на период производства клепки или сварки применяют черные болты;
7) в соединениях элементов, находящихся на определенном расстоянии, используют распорно-стяжные болты (мусороудерживающие решетки гидротехнических сооружений и др.);
8) в случаях, когда нельзя применить клепку или сварку вследствие стесненности внутренних габаритов конструкции, из-за большой толщины скрепляемых пакетов или если применяемые материалы не выносят неизбежных при клепке ударов или не допускают обычно применяемых видов сварки;
9) для крепления металлических конструкций к фундаментам, каменным стенам и т. п. (анкерные болты).
Высокопрочные болты применяют в ответственных соединениях независимо от характера передаваемого усилия; они особенно эффективны при динамических и вибрационных воздействиях. Чистые болты необходимы в ответственных соединениях, работающих на срез при статической и динамической нагрузках. Получистые болты используют в ответственных соединениях, работающих на срез при статических нагрузках, или на растяжение как при статических, так и при динамических нагрузках. Черные болты применяют в соединениях, работающих на растяжение, в малоответственных и малонагруженных соединениях, работающих, на срез, а также во временных креплениях.
Изготовлен из коррозионно-стойкого сплава, защищен покрытием, защищен сочетанием их. Из различных защитных покрытий, используемых, гальванизация и гальванизация являются общими решениями. Еще одно антикоррозионное покрытие становится все более популярным в Канаде и США в области инженерных сооружений.
Металлизация - это антикоррозийная обработка, которая включает распыление на высокой скорости расплавленного металла, обычно чистого 99, 9% цинка, на защищаемую поверхность. Цинк мгновенно застывает в контакте с поверхностью и создает слой, который защищает сталь путем изоляции и жертвенного действия. Это электрохимический процесс, когда менее благородный металл, такой как цинк, корродирует преимущественно со сталью.
Болт размещают на прямых линиях – дисках. Расстояние между болтами по направлению силы называют шагом, перпендикулярно – дорожкой. Расположение может быть рядовое и шахматное.
Минимальное расстояние между болтами принимают из возможного положения их установки и условий безопасного выкола. Максимальное расстояние принимают при условии плотности элементов.
Поскольку размер деталей, подлежащих оцинковке, ограничен размерами ванн на заводе, гальванизация обычно используется для вторичных компонентов мостов, таких как скобы и удерживающие устройства. Однако для основных элементов мостов, таких как основные лучи, используется металлизация, так как тогда максимальные размеры не соблюдаются.
Сопротивление скольжению болтовых соединений
В дополнение к устойчивости к коррозии используемое покрытие должно предпочтительно иметь коэффициент скольжения, который соответствует требованиям болтовых сборочных сборок. Сопротивление противоскользящего узла обусловлено трением подключенных частей на плоскостях сдвига. Поэтому состояние контактных поверхностей является критическим параметром для сопротивления в сборе сборки.
d- диаметр отверстияt- толщина наиболее тонкого наружного элемента
17.Расчет болтовых соединений в элементах, работающих на изгиб, продольную и поперечную силы. Особенности болтовых соединений в конструкциях из алюминиевых сплавов.
При проектировании противоскользящей сборки инженер должен знать коэффициент скольжения между поверхностями сборки, которые будут использоваться в расчетах. Коды предоставляют разные классы поверхностей. Однако в этих конструктивных кодах не указано сопротивление скольжению для металлизированных контактных поверхностей.
На данный момент производители мостов, как правило, обязаны маскировать контактные поверхности болтовых соединений, которые должны быть металлизированы. Эта работа очень трудоемкая и требует дополнительных затрат на строительство, поскольку маскирование укладывается и удаляется вручную, используя ленту, картон или стальные пластины. В целях снижения производственных затрат и лучшей защиты стали в настоящее время изучается сопротивление скольжению металлических поверхностей.
Расчёт болтов в соединениях, работающих на осевую силу.
Необходимое количество болтов определяется
n=, гдеN bmin =minN bs
Для соединения на высокопрочных болтах
R bun – предел прочности высокопрочного болта
μ = 0.57 – дробемётная, дробеструйная обработка.
μ = 0.5 - дробемётная, дробеструйная обработка с консервацией путём мет. алюминия
Исследовательский совет по структурным связям представляет собой стандартизованный метод определения сопротивления скольжению покрытия. Этот метод состоит из двух компонентов. Во-первых, краткосрочные тесты скольжения планируются для оценки среднего коэффициента скольжения. Если средний коэффициент скольжения является удовлетворительным, проводится долгосрочный тест на прочность на растяжение, чтобы гарантировать, что покрытие не испытает значительную деформацию ползучести при постоянной растягивающей нагрузке и что ползучесть не повлияет отрицательно влияют на долгосрочную прочность сборки.
μ = 0.42 – газопламенная обработка
μ = 0.35 – стальными щётками
μ = 0.25 – без обработки
γ b =0,8 –n<5
γ b =0,9 - 5n<10
γ h – коэффициент надёжности соединения
γ h = 1,02…1,7 принимается в зависимости от способа обработки поверхности, действующей нагрузки (статической, динамической), разности между диаметрами отверстия и болта и коэффициента μ.
Изучено несколько комбинаций параметров, таких как. Толщина пластин 12, 7 и 15, 9 мм.
. Для каждой комбинации был определен средний коэффициент скольжения пяти аналогичных тестов. Результаты были очень убедительными. Фактически, из всех исследованных случаев самый низкий средний коэффициент скольжения был равен 0, 77, полученному для металлизированной сборки толщиной 6 мил с силой предварительного напряжения, равной 90% максимальной растягивающей способности. болт, без заусенцев с пластиной толщиной 15, 9 мм.
k- количество поверхности трения
При расчете заклепочного или болтвтого соединения при сложном напряженном состоянии на действие изгибающего момента, поперечных и продольных усилий исходят из предположения, что продольная и поперечная силы поровну распределяются между всеми заклепками и (болтами) полустыка, а максимальное усилие от действия момента возникает в наиболее удаленных от нейтральной оси заклепках (болтах). Расчетная формула для определения максимального усилия в крайней заклепке (болте) имеет вид:
Этот результат значительно превышает максимальный коэффициент скольжения, указанный североамериканскими стандартами, класс В, где средний коэффициент скольжения является средним коэффициентом скольжения других комбинаций параметров, все больше 0. Долгосрочные испытания ползучести в настоящее время ведутся. До сих пор изучались параметры.
- Толщина металлизации.
- Предварительная нагрузка на болт.
- Наличие небольших заусенцев вокруг отверстий.
где - усилие, приходящееся на наиболее нагруженный (крайний) горизонтальный ряд заклепок (болтов) полустыка:
Сумма квадратов расстояний между горизонтальными рядами заклепок (болтов), равноудаленных от нейтральной оси;
Число вертикальных рядов в полустыке;
Общее число заклепок (болтов) в полустыке.
При отсутствии продольных сил в формуле принимают , а в сечении чистого изгиба, в котором и, максимальное усилие на крайнюю заклепку (болт),. Зная, напряжения соединений проверяется по формулам, полагаяи.
Кроме того, Федеральная автомагистраль провела аналогичные испытания для металлизированных противоскользящих сборок толщиной 14 мил. Если тренд продолжится в тестах на ползучесть, хорошие характеристики скольжения металлизированных контактных поверхностей могут повлиять на пересмотр североамериканских стандартов проектирования, где мы могли бы найти определенный класс для металлизации, который может быть больше, чем Таким образом, маскирование контактных поверхностей больше не требуется, что уменьшит производственные затраты и повысит защиту стали на сопрягаемых поверхностях.
Расчёт болтов в соединениях работающих на изгиб.
При изгибе усилие в болтах возрастает неравномерно
Действующий момент М равен
М= m ΣN i l i = m(N 1 l 1 +N 2 l 2 + …+N i l i)
l 1 =l max , N 1 =N max
N 3 =…=N max M=m(N max+ N max+…+ N max) = m (l 1 2 +l 2 2 +…+l i 2)= mΣl i 2
