Высокопрочные болты. Часть 1

В соединениях на болтах и заклепках передача усилий от одного элемента к другому происходит благодаря работе стержня болта или заклепки на срез либо работе кромки отверстий на смятие.

Болтовое соединение способно за счет сил трения, возникающих между плоскостями сдвига, воспринять усилие, равное

F = K*N, где F - сила трения; N - сила затяжки болта; к - коэффициент трения.

С увеличением силы N увеличивается сила трения, а следовательно, и несущая способность соединения.

Для того чтобы болты выдерживали большие усилия затяжки, их изготовляют из специальных сталей и подвергают последующей термической обработке. Такие болты называют высокопрочными, а соединения на высокопрочных болтах - сдвигоустойчивыми.

Отверстия в соединениях на высокопрочных болтах не требуют рассверливания или прочистки. Диаметр отверстия должен быть на 3 мм больше диаметра болта.

В целях более равномерной передачи усилия затяжки болта на соединяемые элементы под головку болта и гайку подкладывается по одной термообработанной шайбе. Большее количество шайб не допускается во избежание недостаточного сжатия стыка.

Отверстие в шайбе должно быть раззенковано для того, чтобы закругление в месте перехода стержня болта к головке не препятствовало плотному прилеганию головки болта к шайбе.

Возможны три способа очистки стыкуемых поверхностей - пескоструйный, огневой и стальными щетками.

Для пескоструйной очистки используется установка, в которой сжатый воздух от компрессора проходит масловодяной фильтр и поступает в эжектор, установленный в нижнем конусе бака с песком. Образующийся вакуум уклекает частицы песка, которые с большой силой, ударяясь о поверхность изделия, очищают его. При таком методе с поверхности удаляются не только ржавчина и грязь, но и плотная пленка окалины. Однако из-за антисанитарных условий работы, требующих применения кислородных масок, из-за опасности и неудобства обработки узлов в проектном положении этот способ не рекомендуется.

Высокопрочные болты. Часть 2

Огневая очистка производится многопламенными горелками ГАО-1-55, ГАО-60. В них горючий газ - ацетилен или пропан-бутан сгорает в среде кислорода. Температура такого пламени достигает 1600-1800° G, ширина 100-105 мм, благодаря чему отслаиваются окалина и ржавчина, сжигаются жировые пятна и грязь, снижающие коэффициент трения.

При очистке горелка последовательно перемещается вдоль всей поверхности стыкуемых элементов со скоростью 0,5-1 м/мин. Рекомендуется подавать избыточное количество кислорода для гарантии полного сжигания ацетилена (при недостатке кислорода обрабатываемая поверхность покрывается копотью).

Поверхности, обработанные огневым способом, очищаются стальными щетками и ветошью, после чего производится сборка стыка.

Обработка только стальными щетками из-за низких и крайне неустойчивых показателей коэффициента трения не рекомендуется.

Для стали марки Ст.3 (СНиПИ-В.З-62 "Стальные конструкции. Нормы проектирования") коэффициент трения для поверхностей, очищенных пескоструйным и огневым способами, установлен в размере 0,45, очищенных щетками -9,35.

Вследствие неизбежной коррозии очищенные поверхности покрываются ржавчиной. Особенно корродируют поверхности, обработанные песком. Поэтому одним из основных условий сборки соединений на высокопрочных болтах является минимальный разрыв во времени между обработкой поверхностей и постановкой болтов.

Так же как при сборке соединений на болтах нормальной и повышенной точности или на заклепках, высокопрочные болты устанавливают последовательно от середины стыка к краям. Чтобы обеспечить правильное взаимное положение собираемых элементов, в отверстия забивают пробки и до постановки болтов контролируют геометрические размеры, прямолинейность и правильность сборки конструкций.

Перед постановкой высокопрочные болты очищают от смазки грязи и ржавчины, гайку "прогоняют" по всей длине резьбы болта. Во избежание попадания смазки в отверстия, а оттуда и в плоскости сдвига категорически запрещается смазывать нарезку болтов. Незначительное количество смазки (минеральное масло) наносится на резьбу гайки перед ее навинчиванием на болт.

Для облегчения и ускорения установки и затяжки высокопрочных болтов применяют пневматические гайковерты.

Контроль затяжки высокопрочных болтов производится динамометрическими ключами, которые показывают величину прикладываемого к болту крутящего момента.

Высокопрочные болты. Часть 3

Существуют два принципиально различных типа ключей - индикаторный и предельного момента. Ключи первого типа показывают только величину крутящего момента, поэтому в процессе работы необходимо следить за показаниями их контрольного прибора. Ключи второго типа срабатывают по достижении крутящего момента заданной величины. Такого рода ключи удобны в работе.

К динамометрическим ключам первого типа относится ключ КТР-3. На конце рукоятки ключа закреплена головка с закрытым зевом. К головке приварена планка с прямоугольным неподвижным языком. Между рукояткой ключа и языком имеется зазор 2-3 мм, благодаря которому при изгибе рукоятки ключа язык остается неподвижным. К рукоятке ключа при помощи кронштейна 3 жестко прикреплен индикатор 4 часового типа, подвижная опора которого касается языка.

При завертывании гайки рукоятка ключа изгибается под действием приложенного к ее концу усилия, в результате чего уменьшается расстояние между верхней кромкой рукоятки и языком. Изменение этого расстояния фиксируется индикатором. Зависимость между крутящим моментом и показаниями индикатора определяется по тарировочному графику. Ключ КТР-3, обеспечивает постановку болтов с крутящим моментом до 95 кгс*м.

После постановки всех болтов в стыке обязательно производится контроль натяжения болтов. Это можно делать двумя способами.

Первый способ состоит в том, что возле одной из граней гайки наносится риска. Гайка отворачивается на 1/6 оборота и вновь закручивается динамометрическим ключом. Если при достижении прежнего положения ключ показывает расчетный момент, значит, первоначальная затяжка болта выполнена правильно.

При втором способе на гайку надевают ключ и ее закручивают. Если до поворота гайки показания индикатора соответствуют расчетным или ключ срабатывает, значит, болт затянут до величины не менее расчетной. Однако такой способ не обеспечивает надлежащего контроля, если первоначально к болтам был приложен момент больше расчетного.

В соответствии с требованиями п. 3.47 СНиП П-В.5-62 выборочной проверке натяжения подвергаются 25 % высокопрочных болтов в соединении. Результаты проверки регистрируются в журнале работ по постановке высокопрочных болтов. После контроля головки болтов должны быть окрашены.