Friktionsförband på höghållfasta bultar

2024 Författare: Howard Calhoun | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-02 14:03

Friktionsfogar har hög bärighet och är mindre arbetsintensiva än svetsfogar. På grund av detta används de i stor utsträckning vid tillverkning av byggnadsmetallkonstruktioner. Att erhålla de nödvändiga friktionskrafterna i fogen uppnås på olika sätt - blästring och flambehandling, samt användande av limkompositioner.

Beskrivning och tillämpning

Inom maskinteknik finns det 2 typer av skruvförband beroende på vilken typ av kraftöverföring som finns i dem:

• Skärningsbeständig. Oftast är de designade på bultar med grov, normal och ökad noggrannhet (sällan höghållfast). Åtdragningskraften är inte kontrollerad. Beräkningar tar hänsyn till inre drag-, tryck- och skjuvspänningar, men tar inte hänsyn till friktionskrafter.
• Friktion (skjuvbeständig). Den yttre kraften motverkas av de friktionskrafter som uppstår i kontaktplanen för de delar som ska sammanfogas. Friktionen beror på förspänningen på fästbultarna, som bör vara maximal. Därför, i sådana fogar, höghållfast hårdvara med termiskbearbetar.

Den sista typen är indelad i 2 underkategorier: friktions- och friktions-skjuvfogar, där en del av krafterna överförs genom friktion och den andra genom krossning.

Nackdelen med dessa anslutningar är de höga kostnaderna för fästelement. Å andra sidan förbättrar användningen av friktionsförband på höghållfasta bultar tillförlitligheten och minskar antalet fältsvetsar. Följaktligen reduceras sammansättningens komplexitet med nästan 3 gånger. Denna typ av anslutning används vid konstruktion av industribyggnader, vid konstruktion av broar, kranar och andra gallerkonstruktioner som utsätts för vibrationer eller dynamiska belastningar.

Lovande riktningar i utvecklingen av denna konstruktiva lösning är användningen av avtagbara konserveringsbeläggningar och användningen av "block"-tillverkningsteknik, när montering och målning av förstorade enheter utförs vid fabriken, och endast den slutliga installationen görs på byggarbetsplatsen.

Grovhetsfaktor

Den erforderliga ytjämnheten, som ger den beräknade friktionskraften, uppnås genom abrasiv, flambehandling av passande ytor eller genom att använda speciella beläggningar. Friktionskoefficienten för beräkningar är hämtad från tabellen nedan.

Bearbetningstyp	friktionskoefficient
Ingen konservering
Borsning	0, 35
Kulsprängning	0, 38
Cut flame	0, 42
Sand- eller sandblästring	0, 58
Kulblästring, rengöring av båda delarna, lågans uppvärmning upp till 300°C runt bulthålen. Värmebehandlingsområde - inte mindre än tvättmaskinens storlek	0, 61
Med efterföljande bevarande
Första detalj - sand- eller kulblästring, konservering med lim. Andra parningsdelen - borstad, ingen ytterligare konservering	0, 5

Typen av bearbetning måste anges på ritningarna. Passande ytor är helt fria från is, snö, olja, glödskal, rost och andra föroreningar innan bultmontering.

Sandblästring

Följande krav gäller för rengöring av metallkonstruktioner med friktionsfogar med sandblästringsteknik:

• grovhet på den preparerade ytan - högst Ra 6, 3;
• fullständig eliminering av oxider och rost (2:a reningsgraden enligt GOST 9.402-2004);
• grad av ytavfettning - den första (vattenfilmens avbrottstid - mer än 1 minut, inga oljefläckar på filterpapper);
• preliminär rengöring av tryckluft som kommer in i sandbläsaren från olja och fukt (detta kontrolleras minst 1 gång per skift);torkning av kvartssand till en fukth alt på högst 2%.

Efter sandblästring måste damm avlägsnas från ytor genom att blåsa luft eller torka av med en ren trasa.

Flambehandling

Oxy-acetylenlågan används vid rengöring av delar med en gasbrännare. Förbränningsprodukter (oxider) avlägsnas därefter med stålborstar. I det här fallet kan du inte få metallen att skina. Flamrengöring kan endast användas för delar med en tjocklek på minst 5 mm, för att undvika termisk skevhet. Behandlingen utförs i följande lägen:

• syretryck - 0,6 MPa, acetylen i cylindrar - 0,05 MPa;
• syretillförsel - maxim alt (kärnan i lågan ska lossna från värmarens munstycke, men inte slockna);
• brännarens färdhastighet - 1 m/min (för tunnväggiga metallkonstruktioner 5-10 mm - 1,5-2 m/min);
• nästa pass bör överlappa det föregående med 15-20 mm;
• brännarens vinkel upp till 45°.

Under denna tekniska operation används speciella brännare med bred låga.

Rengöring av skott och borstar

Innan bearbetning med metallborstar (borstning) avlägsnas färgen från ytorna med lösningsmedel eller i en gasflamma-metod. Det är omöjligt att rengöra delar till en metallglans, eftersom detta förhindrar bildandet av rätt friktionskoefficient. Arbetet utförs med hjälp av en mekaniserad pneumatisk eller elektriskverktyg. Återstående damm avlägsnas genom att blåsa med luft eller en hårborste.

För kulblästring används stål- eller gjutjärnsflisade (hackade) kulor med en bråkdel av 0,8-1,2 mm. Kulblästermaskiner använder gjutjärnshagel.

Beläggningar

För att öka friktionskrafterna i fläns- och friktionsfogar används även vidhäftande ämnen - lim. Som friktionsbeläggning används kompositioner, vars huvudkomponent är epoxiharts, och de ytterligare är härdare, lösningsmedel, accelerator eller isopropanol.

Montagearbeten utförs i följande ordning:

1. Stora strukturella element rengörs med någon av metoderna som beskrivs ovan, förutom gasflamma, och avfettas även. Tidsintervallet mellan rengöring och limning bör inte överstiga 0,5 dygn. Lagring samtidigt utförs under förhållanden med fuktighet som inte överstiger 80%.
2. Lim förbereds omedelbart före användning.
3. Limkomposition appliceras på ytan av mindre element och fylls med kiselkarbidpulver 2 mm tjockt, rullande med en metallvals. Det är tillåtet att limma båda delarna i kontakt med lim. Inom 1-2 timmar bör nyberedd lim vara helt förbrukad.
4. Ta bort överflödigt pulver genom att vrida på delen och trycka några gånger.
5. Behåll tid tills epoxin är helt härdad.
6. Friktionsleden är monterad på höghållfasta bultar.

Hårdvarukvalitet

Fästelement för friktionsförband måste åtföljas av ett kvalitetscertifikat. Bultar, brickor och muttrar är förberedda enligt följande:

• rengöring av konserveringsfett i en alkalisk lösning (exponering i en behållare i 15-20 minuter);
• torkning, blåsning med tryckluft;
• gänga med skiftnycklar eller på en svarv;
• mineraloljesmörjning;
• komplett uppsättning bultar med parade muttrar som användes under körning;
• lagring fram till monteringsarbete (högst 10 dagar).

Beräkning av friktionsförbindelse

De viktigaste anslutningsparametrarna av denna typ är:

• friktionskoefficient Μ på kontaktytorna, bestämt från tabellen ovan, beroende på typen av bearbetning;
• bultmomentförhållande;
• skruvens åtdragningskraft;
• vridmoment krävs för att erhålla det erforderliga värdet för föregående indikator.

Det beräknade vridmomentvärdet hittas av formeln:

M=K∙N∙d_{nom, där K är vridmomentfaktorn bestämd enligt GOST 22356-77;}

N – bultspänningskraft, kN;

d_{nom – dess nominella diameter, mm.}

Värdet på N bestäms av formeln:

N=σ_r∙S_{n∙ k,}

där σ_r är draghållfastheten för bultmaterialet, N/mm^2;

S_n – bultens tvärsnittsarea,net, mm^2;

k – arbetsvillkorskoefficient (för stålkonstruktioner och vägbroar är den lika med 1).

Kraften som genereras i en bultkontakt hittas av formeln:

N_{1=N∙Μ/ɣ, där ɣ är tillförlitlighetskoefficienten, vald beroende på antalet bultar i anslutningen.}

Minsta erforderliga antal höghållfasta bultar bestäms enligt följande:

n=P/(k∙N_{1∙s), där P är den verkande längsgående lasten, kN;}

s – antal kontakter i anslutningen.

Assembly

Reglerna för att göra en friktionskoppling ska uppfylla följande tekniska krav:

• Före montering är det nödvändigt att förbereda ytan med någon av ovanstående metoder (enligt projektdokumentationen), ta bort stötar och grader som hindrar delarna från att passa tätt.
• Under transport och mellanlagring av delar bör oljning eller kontaminering av preparerade ytor uteslutas. Om detta inte kunde undvikas, är en andra rengöringsprocedur nödvändig.
• I det första steget av monteringen riktas delarna mot hålen med hjälp av monteringspluggar.
• Installera bultar med brickor (högst en under bulthuvudet och muttern), dra åt dem med muttrar med 50-90 % av den beräknade kraften och kontrollera anslutningens åtdragning.
• Justera det beräknade åtdragningsmomentet med momentnycklar.
• Applicera spackel eller primer blandat medcement, vit lera, krita. Detta görs för att täta anslutningen från fukt.

Kvalitetskontroll

Kvalitetskontroll utförs i alla skeden av förberedelse och montering. Resultaten av interoperativa kontroller registreras i fälttillverkningsloggen för anslutningar.

Komplexet av sådana verk inkluderar följande operationer:

• inkommande kvalitetskontroll av råvaror, komponenter, inköpta produkter;
• kontrollera verktygets skick, tara momentnycklar;
• kontroll av ytrengöring och hårdvaruförberedelse;
• Kontrollera tätheten av ledernas åtdragning (med hjälp av sonder);
• selektiv åtdragningsmomentkontroll;
• tryckkontroll;
• testprover (som krävs av kunden av anläggningsarbeten).