Файл: Чесноков, А. С. Сдвигоустойчивые соединения на высокопрочных болтах.pdf

редуцированный стержень, ибо у этих болтов диаметр нарезки равняется диаметру стержня.

Основное достоинство накатки — дешевизна по сравнению с нарезкой. Чтобы добиться хорошей накатной резьбы, диаметр заготовки болта должен иметь минимальные колебания по длине стержня.

Резьба накатная и нарезная должна быть метрической, с крупным шагом, крепежная и соответствовать ГОСТ 9150—59* с допускаемыми отклонениями по 3-му классу точности согласно ГОСТ 9253—59.

Очень ответственной операцией технологического процесса изготовления высокопрочных болтов является термическая обра­ ботка, обеспечивающая требуемые механические свойства. Тер­ мическую обработку болтов производят на агрегатах, состоящих из закалочной и отпускной печей и механизированных закалоч­ ных баков.

Режим термической обработки высокопрочных болтов уста­ навливается заводом-изготовителем в зависимости от марки стали.

Технологический процесс изготовления гаек из стали начина­ ется с операции нагрева прокатной полосы в печи, после чего на гайкоковочно'м прессе штампуют заготовки гаек с образованием фасок на наружной стороне гайки. Затем торцы гаек фрезеруют и снимают внутренние фаски на гайкофрезерных станках. Наре­ зают гайки на многошпиндельных гайконарезных станках, после чего гайки подвергают термообработке в конвейерных закалоч­ но-отпускных печах.

Если на метизных заводах нет штамповочных прессов-авто­ матов, то гайки нарезают из шестигранника. Несмотря на то что нарезка гаек более трудоемка, чем штамповка, все же пред­ почтительна нарезка, так как штампованные гайки часто имеют дефекты.

Наиболее распространенный недостаток горячештампован­ ных гаек, изготовленных на устаревшем оборудовании,— непер­ пендикулярность опорного торца гайки по отношению к оси отверстия, что приводит к росту величины коэффициента закру­ чивания.

Изготовленные и термически обработанные болты и гайки проходят 'механические испытания на разрывной машине.

Разрыв болтоів должен происходить по стержню без отрыва головки. В случае разрыва стержня болта по резьбе временное сопротивление разрыву определяется согласно ГОСТ 1769—70* по формуле (5).

В табл. 7 приведены величины расчетных площадей болтов диаметром 20, 22, 24, 27 и 30 мм, определенные в соответствии с

ГОСТ 1759—70*.

Чтобы выявить оптимальные марки стали для высокопрочных болтов и гаек, наиболее полно отвечающие условиям их работы

в соединении, проведены исследования в НИИмостов, ЦНИИпроектстальконструщии, Н.ИИЧМ им. Бардина, НИИіметиз, на

ДруіЖіковскОіМ метизном заводе и др.

ГПАіБЛіІША 7

Расчетные площади сечения болтов, определенные в соответствии с ГОСТ 1759—70*

Так, были исследованы стали марок Ст35, 40Х, 35ГС, 25Г2С, 30ХГ2С, 35ГФ, 35Х2ГСМ, 40ХФА, 38ХС и ЗОХЗМФ. Одобрены и рекомендованы для болтов .марки стали Ст35,4-0Х, 38ХС и 40ХФА,

адля гаек — марки Ст5 и 40Х.

Унас наиболее раоиространеныдля болтов марка 40Х (ГОСТ

4543—74 *) и для гаек марки Ст35 (ГОСТ 1050—60**) и Ст5 (ГОСТ 380—74).

До введения в действие соответствующих стандартов на вы­ сокопрочные болты и гайки они должны поставляться по техни­ ческим условиям, согласованным между проектной организаци­ ей, іпроектировавшей строящееся сооружение, и заводом, изго­ товляющим метизы.

На поставку болтов из стали марки 40Х и гаек из стали ма­ рок Ст35 и Ст5 у нас есть технические условия ТУ 14-4-87-72 «Высокопрочные термически обработанные болты и гайки диа­ метром M l6—М27 для строительных конструкций», которые вве­ дены в действие 25 ноября 1972 г. взамен ранее действовавших

МРТУ 14-8-66.

Механические свойства высокопрочных болтов из стали 40Х и гаек к ним, изготовленных согласно ТУ 14-4-87-72, должны от­ вечать требованиям, приведенным в табл. 8.

36

Помимо обычных механических испытаний на разрыв высоко­ прочные болты подвергаются испытаниям на прочность соедине­ ния головки болта со стержнем. Этот вид испытания согласно ТУ 14-4-87-72 производят на разрывной машине на растяжение с уложенным под головку болта клином, имеющим при вершине угол равный 4° для болтов диаметром 22—27 мм и угол 6° для болтов диаметром 16—20 мм. При этом разрыв не должен прои­

зойти на участке соединения головки со стержнем, а временное сопротивление должно быть не ниже 90 кгс/мм2.

Относительное сужение и ударную вязкость металла болтов определяют на образцах, изготовленных из стержня термически обработанного болта. Размеры образцов для определения отно­ сительного сужения (согласно ТУ 14-4-87-72) приведены на рис. 17; в случае испытания болтов с длиной стержня менее 95 мм

длину проточенной части образца можно уменьшить.

тов. Размеры образцов, проведение испытаний и вычисление ве­ личины ударной вязкости производят согласно ГОСТ 9454—60.

Твердость высокопрочных болтов проверяют на торце стерж­ ня, а твердость металла гайки— на любой ее опорной поверхно­ сти. Замер твердости на прессе Бринелля следует вести по ГОСТ

9013—59.

На срыв резьбы гайки испытывают на разрывной машине. В этом случае гайки навинчивают на болт. При достижении на­ грузкой величины, равной P = a BFm (где ав — временное сопро­

тивление разрыву болта; Fm-— расчетная площадь поперечного сечения болта), резыба не должна разрушаться.

До ввода в действие ГОСТ 1759—70* «Болты, винты, шпиль­ ки и гайки. Технические требования» временное сопротивление высокопрочных болтов из стали 40Х, поставляемых по МРТУ 14-16-8-66, равнялось 120 кгс/мм2. Объясняется это тем, чтов ГОСТ

1759—70* изменена методика расчета диаметра площади круга в месте разрыва болта по сравнению с методикой, приведенной в ГОСТ 9150—59*, которой пользовались до 1 июля 1971 г.

, По своим размерам и техническим требованиям высокопроч­ ные болты и гайки должны удовлетворять стандартам, приве­ денным в табл. 9.

ТАБЛИЦА &

Стандарты на технические требования и размеры высокопрочных болтов и гаек к ним

гание головки к шайбе.

Способ нарезки болтов, поставляемых по ТУ 14-4-87-72, за­ вод-поставщик может выбирать сам, без согласования с заказ­ чиком.

Если по условиям работы болтов диаметр ненарезанной час­ ти стержня болтов должен равняться внешнему диаметру резь­ бы болтов (номинальному диаметру болтов), заказчик болтов согласно ТУ 14-4-87-72 обязательно указывает в заказе, что болты должны поставляться с резьбой, изготовленной методом нарезки.

Радиус закругления под головкой высокопрочных болтов диаметром 16 мм и выше должен соответствовать максимально­

му размеру по ГОСТ 7798—70*.

Согласно ТУ 14-4-87-72 размеры гаек высокопрочных болтов должны соответствовать размерам, приведенным в ГОСТ 5915— 70* «Гайки шестигранные (нормальной точности). Конструк­ ция и размеры» для гаек следующего, большего диаметра.

Так, размеры гаек для болтов М24 (кроме размеров отверс­ тия и резьбы) должны равняться размерам гаек для болтов М27 и, в частности, высота гайки Я =22 мм вместо Я = 20 мм, а размер под ключ Я = 47,3 мм вместо Я = 4 1 ,6 мм.

Увеличение высоты гаек объясняется особенностью их рабо­ ты. Наиболее напряженная часть гаек — резьба, касательные на­ пряжения в которой

где Р — осевое усилие в болте; Fcp — площадь среза витков

гайки.

Чтобы уменьшить касательные напряжения т, необходимо увеличить высоту гайки Я, что приведет к увеличению площади среза резьбы Яср.

В мостостроении болты поставляются по «Техническим усло­ виям на изготовление высокопрочных болтов, гаек и шайб к ним для железнодорожных, автодорожных я городских мостов (ВСН 133—66)». Согласно этим техническим условиям гайки имеют

38

также увеличенные размеры, равные размерам по ГОСТ 5915— 70* для гаек следующего, большего диаметра.

Конструкция самих болтов для мостостроения согласно ВСН 133—66 несколько отличается от болтов для строительных конструкций, поставляемых по ТУ 14-4-87-72. Высокопрочные болты для мостостроения имеют увеличенную головку, равную размерам головок болтов следующего, большего диаметра, что благоприятно сказывается на уменьшении удельного давления на пакет; в результате этого иногда можно отказаться от поста­ новки шайбы под головку болта.

В строительных конструкциях необходимо также применять болты с увеличенной головкой, однако в настоящее время метиз­ ная промышленность Министерства черной металлургии СССР

от изготовления таких болтов отказалась, согласившись только на поставку болтов с гайками увеличенного размера.

Условия работы высокопрочных болтов выдвигают специфи­ ческие требования к их качеству. Одним из таких требований яв­ ляется плотное прилегание головки болта и гайки к подложен­ ной шайбе. Если головка болта будет перекошена, а опорные плоскости головки и гайки будут иметь заусенцы или неровно­ сти, то стержень болта может получить изгиб, а под головкой бу­ дет щель, которая создает условия для возникновения коррозии. Кроме того, перекос торца гайки существенно влияет на величи­ ну коэффициента трения.

Отклонения от правильной геометрической формы и дефекты внешнего вида высокопрочных болтов и гаек к ним должны от­ вечать указаниям ГОСТ 1759—70* для болтов и гаек нормальной точности. Так, недопустимо, чтобы болты и,гайки имели трещи­ ны, риски, размеры, выходящие за пределы отклонений для бол­ тов по ГОСТ 7798—70*, а для гаек по ГОСТ 5915—70*, фаски на опорной поверхности болтов под углом более 15°, скругление ре­ бер шестигранника, выводящее диаметр описанной окружности за предельное отклонение, указанное для 'болтов в ГОСТ 7798— 70*, а для гаек® ГОСТ 5915—70*, уклон граней головок болтов и гаек (угол ß на рис. 18) более 2°, причем такой уклон не дол­ жен выводить размер «под ключ» за предельные отклонения*

р р Р Р А fl

Ряс. 18. Дефекты в изготовлении головок болтов и гайки