Что такое высокопрочные стыковые ж

1 Основная информация о стыковых болтах высокой прочности ж/д

Интересующие нас метизы производятся из низкоуглеродистых легированных сталей, в которых содержится не больше 0,4 % углерода. При их изготовлении применяется технология холодной либо горячей высадки исходных заготовок. Резьбу на высокопрочные болты (ВПБ) накатывают на специально предназначенных для этих целей станках-автоматах. Обязательной частью производства описываемых крепежных изделий является их термообработка в электрических печах. Эта операция выполняется с целью придания ВПБ высокой антикоррозионной защиты и повышенной прочности. Кроме того, термическая обработка предохраняет болты от старения.

Высокопрочные болты

Класс прочности ВПБ не может быть ниже 8.8. Данный показатель обозначается на головке крепежа. Там же могут присутствовать литеры ХЛ, У и S. Первое обозначение указывает на то, что изделия разрешается использовать в низкотемпературных условиях (до -60 °С). Метизы с буквой У предназначены для эксплуатации при температурах не ниже -40°. А литера S указывает на увеличенные параметры головки ВПБ.

Используются рассматриваемые нами изделия в сфере производства автомобилей, машиностроении, строительстве, при возведении железных дорог и мостов для соединения разнообразных деревянных и металлических конструкций. Особые свойства такого крепежа (стойкость к экстремальным температурам, противодействие влиянию агрессивных соединений, прочность) делают его незаменимым при выполнении ряда промышленных работ. ВПБ применяются и в бытовых условиях. В подобных ситуациях они используются в качестве надежных анкеров, позволяющих зафиксировать в стеновых поверхностях из бетона практически любые конструкции и предметы.

Назначение стыковых болтов на ЖД

Вместе с двухголовыми накладками они используются для надежного соединения железнодорожных рельсов всех ходовых типоразмеров (Р-38, 43, 50, 65, 75). На каждый из них навинчиваются гайки, соответствующие межгосударственному стандарту 11532-93.

Сфера применения

Болт стыковой, по ГОСТ 11530-2014 (актуальная версия стандарта) обладает конкретным целевым предназначением – он используется на железных дорогах для соединения двух последовательно уложенных рельсов одинакового профиля (от Р-38 до Р-75).

В качестве примера организации ЖД-линии возьмем две металлоконструкции с 3 технологическими отверстиями в зоне торцов:

•  сверху и снизу они комплектуются двухголовыми накладками – с тем расчетом, чтобы посадочные места полностью совпадали;
•  вставляются крепежные элементы – так, чтобы две соседние головки выходили с разных сторон; напоминаем, что из-за овальной формы подголовков удается успешно избежать прокручивания;
•  производится затяжка стыковых болтов – с помощью накручивания шайб с гайками (по ГОСТу 11532-93).

Виды стыковых болтов

В зависимости от диаметра резьбы и особенностей применения различают обычные путевые болты и крепеж для узкоколейных рельсов. Например, стыковые болты М16х72 и М18х88 предназначены для стяжки двухголовых накладок, с помощью которых стыкуются концы рельс узкоколейного типа. Такой крепеж характеризуется овальным подголовником и круглой головкой, что позволяет предотвратить вероятность проворачивания изделия во время закручивания гайки. Изготавливаются такие болты из стали 20кп и 20 (конструкционной углеродистой). Благодаря специальному защитному покрытию они не подвергаются воздействию коррозии и могут выдержать очень большие нагрузки.

Болты для стыковки рельс широкой колеи имеют диаметр резьбы М22, М24 или М27. Длина их составляет 135, 150 и 160 мм соответственно. Все болты комплектуются гайками. При болтовом соединении верхнего строения рельс используется путевая пружинная шайба, которую располагают под гайкой. С ее помощью обеспечивается прочное крепление деталей и увеличивается опорная площадь. Также она предотвращает самостоятельное отвинчивание болта.

Высокопрочные путевые болты обеспечивают надежное крепление и безопасность рельсового полотна. Такой крепеж изготавливается из качественной стали и имеет антикоррозионной защитное покрытие. Фиксация болта будет простой благодаря круглой головке.

Стыковые болты существуют в двух исполнениях. В первом они применяются для фиксации стыков при помощи двухголовых накладок рельсов Р38, Р43, Р50, Р65 и Р 75. Стыковые болты во втором исполнении используются для изолирующих стыков данных рельсов.

Прочность

Государственным стандартом за номером P 52643-2006 установлены требования к высокопрочному крепежу, используемому для создания соединений. Под таковым подразумеваются болты с 6-гранной шляпкой, гайки шестигранной конфигурации, размер под ключ которых увеличен, а также шайбы.

Прочностные характеристики данного болтокомплекта определяются согласно ГОСТа 32484.1-2013 по двум системам – Роквелла (показатель НR) и Виккерса (показатель НV). При этом НR для болта может принимать одно из двух значений – 10.9 либо 8.8, а НV только одно – 10.9. В тексте данного нормативного документа отдельно оговорено, что формирование соединения не должно допускать смешивание деталей пусть даже с одинаковой прочностью, но определенной по разным системам.

Прочность узкоспециализированных болтов

Для БВП узкоотраслевого назначения предусмотрены отдельные стандарты и требования. Крепежи изготавливают увеличенными.

Характеристика, определяющая прочность металла, – напряжение, соответствующее максимальному усилию и предшествующее разрыву.

К группе специализированных БВП относят мостовые, башмачные, анкерные, железнодорожные болты и т. д.

Некоторые из них предназначены для эксплуатации в сложных и экстремальных условиях, имеют маркировку:

• «ХЛ» – для сурового климата с температурой до -60°С;
• «У» – для областей со средним холодным (умеренным) режимом до -40°С.

Механические свойства прописаны в ГОСТ 22353-77, Р 52644-2006, 24379.1-80.

Характеристики стыковых болтов

Болты, изготовленные из стали 35, имеют класс прочности 8,8, а те, которые изготовили из стали 40Х, характеризуются классом прочности 10,9. Все стыковые крепежи относятся к высокопрочным изделиям.

Механические свойства болтов проверяют методом неразрушающего и разрушающего контроля по требованию потребителя. Для тестирования болтов на сопротивление разрыву используется 5 изделий, а для проведения испытаний методом неразрушающего контроля – 8 болтов. Если в ходе испытания разрушение болта произошло не в том месте, где соединяется стержень с головкой, то считается, что метизы выдержали испытание на растяжение.

Стыковые болты изготавливаются из металла и относятся к классу точности С – грубая точность. Это значит, что крепеж может иметь незначительные отклонения формы или размеров, которые не будут противоречить стандарту.

В конструкцию путевого болта входит стержень с нарезанной на нем резьбой, круглая головка и овальный подголовник. Поле допуска резьбы равняется 8G. Но могут изготавливаться болты с полем допуска 8H.

На головке болта указывается изготовитель. Если болт относится к классу прочности 10,9 и более, то в маркировке будет также стоять буква «П». Стандартом указано, что маркировка на головке болта должна быть хорошо видна вне зависимости от того, насколько качественно была обработана поверхность.

Точность болтов

Резьбу на высокопрочные метизы наносят с помощью высокоточных специализированных станков-автоматов. Все технические характеристики полностью соответствуют ГОСТу.

Метизами максимально высокого качества считаются высокопрочные крепежи из стали 40х селект. Изделия, выпускаемые под этой маркировкой, имеют превосходные технические характеристики. 40х селект используется для монтажа конструкций больших габаритов и там, где предъявляются высокие требования к надежности.

Фланцевое соединение на болтах – наиболее часто применяемый вид разъёмных соединений в промышленности. Оно обеспечивает высокую точность соединений, герметичность и прочность всей конструкции. Процесс изготовления, разборки и сборки не допускает форс-мажорных обстоятельств.

Маркировка деталей

Этот параметр указывается на головке болта. Для деталей, выполненных на основе углеродистой стали с классом прочности — 2, указываются цифры через точку, например: 3.5, 4.8 и т. д.

Первая цифра указывает 1/100 номинального размера прочностного предела на разрыв, измеряется в МПа. Например, если на головке болта, указано — 10.1, то первое число означает 10*100 = 1000 МПа.

Вторая цифра — отношение пределов текучести к прочности, умножается на 10, по вышеуказанному примеру — 1*10*10= 100 МПа.

Предел текучести — это максимальная нагрузка на болт. Для элементов, выполненных из нержавеющей стали, наносится тип стали А2 или А4, и далее предел прочности. Например: А4—40. Число в данной маркировке характеризует 1/10 предела прочности углеродистой стали.

Размеры стыковых болтов

Что касается диаметра резьбы, то можно купить стыковой болт М16-М18 (для узкоколейных железнодорожных рельс) и М22-М27 для обычных путей. При этом для болта М22 шаг резьбы будет составлять 2,5 мм, а для М24 и М27 – 3 мм. Диаметр головки болта в зависимости от его размера находится в пределах 37-46 мм. Допускается предельное отклонение не более 1,2 мм в любую сторону.

По длине рельсовые болты могут доходить до 180 мм в зависимости от исполнения. Например, болт М22 изготавливается длиной 135 и 140 мм, а для М24 предусмотрена длина 140 или 150 мм. Болт М27 можно приобрести 130-180 мм в длину.

Существуют стыковые болты для обычных или узкоколейных рельс. Отличаются они размерами. На один стык рельс типа Р65 необходима пара железнодорожных накладок, 4 болта (если будут применяться накладки 2Р65) или 6 болтов (при использовании одной накладки 1Р65). Чтобы рассчитать нужное количество крепежных элементов, необходимо знать длину рельс и тип используемых накладок. Например, в рельсах Р65 длиной 12,5 м каждая будет 80 стыков. Если использовать накладки 2Р65, то потребуется 640 стыковочных болтов в сборе. При фиксации стыков накладками 1Р65 нужно будет купить 960 болтов.

Что касается массы, то 1000 стыковых болтов М22 будет весить 448 кг, а изделия марки М27 – 872 кг.

Единицы измерения

Основной величиной является Паскаль, единица измерения давления, механического напряжения, согласно международной системе «СИ». Паскаль равняется давлению, вызванному силой в один ньютон, равномерно распределяющейся по плоской к ней поверхности с площадью в один квадратный метр.

Рассмотрим, как конвертируются единицы измерения:

• 1 Па = 1Н/м2.
• 1 МПа = 1 н/мм2.
• 1 н/мм2 = 10кгс/см2.

Технические характеристики болтов

Технические характеристики болтов, обладающих высокой прочностью, установлены ГОСТом P 52644-2006. Его положения утверждают одно исполнение данных крепежных деталей.

Значения параметров, отображенных на этом чертеже, представлены в таблице. Единица измерения миллиметры.

Диаметр резьбы, параметр d		M48	M42	M36	M30	M27
b	lnom≥150,0	102,0	96,0	84,0	72,0	66,0
	lnom<150,0	102,0	90,0	78,0	66,0	60,0
	lnom≥3×d
r	Не меньше	2,0
da	Не больше	53,0	47,0	41,0	35,0	31,0
е	Не меньше	82,6	71,3	66,4	55,4	50,9
K	Не меньше	29,58	25,58	22,58	18,58
	Не больше	30,42	26,42	23,42	19,42
	Номинал	30,0	26,0	23,0	19,0
S	Не меньше	73,1	63,1	58,8	49,0	45,0
	Не больше	75,0	65,0	60,0	50,0	46,0
ds	Номинал	48,0	42,0	36,0	30,0	27,0
Шаг резьбы	Номинал	5,0	4,5	4,0	3,5	3,0

Продолжение таблицы.

Диаметр резьбы, параметр d		M24	M22	M20		M18		M16
b	lnom≥150,0	60,0	56,0	52,0	48,0		44,0
	lnom<150,0	54,0	50,0	46,0	42,0		38,0
	lnom≥3×d
r	Не меньше	1,5					1,2
da	Не больше	28,0	26,0	24,0	21,0		19,0
е	Не меньше	45,2	39,6	37,3	33,0		29,6
K	Не меньше	16,65	14,65	13,65	12,65		11,65
	Не больше	17,35	15,35	14,35	13,35		12,35
	Номинал	17,0	15,0	14,0	13,0		12,0
S	Не меньше	40,0	35,0	33,0	29,16		26,16
	Не больше	41,0	36,0	34,0	30,0		27,0
ds	Номинал	24,0	22,0	20,0	18,0		16,0
Шаг резьбы	Номинал	3,0	2,5				2,0

Параметр l (длина стержня) изменяется в диапазоне 40,0 мм≤l≤300 мм.

Для предотвращения коррозии на поверхность болтов может наноситься защитный слой. Максимальная толщина такого покрытия (обозначение W) зависит от диаметра резьбы крепежной детали. В цифрах это выглядит следующим образом:

• резьба M16 – W≤25,0 мкм;
• резьба M22, M20, M18 – W≤30,0 мкм;
• резьба M27. M24 – W≤40,0 мкм;
• резьба M48, M42, M36, M30 – W≤50, мкм.

Особенности конструкции

Данный элемент крепежа состоит из следующих частей:

•  круглая головка;
•  овальный подголовок;
•  цилиндрический стержень.

Форма (2) совпадает с отверстиями двухголовых накладок: это решение реализовано, чтобы не допустить проворачивания при закручивании гайки. Установка соединителей осуществляется таким образом, чтобы (1) двух соседних элементов оказывались расположены на различных боковинах путевых рельсов.

У (3) есть гладкая часть и резьба, нанесенная со стороны конца в соответствии с межгосударственным стандартом 24705-81, и поле ее допуска равняется 8G, хотя в отдельных случаях возможно изготовление и с отклонением до 8H. Погрешности поверхностей не будут считаться браком до тех пор, пока они находятся в рамках норм ГОСТа 1759.1-82, а дефекты – 1759.2-82.

 

За счет такой конструкции болты стыковые Р-50 (65, 75) являются высокопрочными, а значит:

•  Выдерживают разрушительную нагрузку до 2-2,7 раз больше по сравнению с крепежом 4,8-го класса прочности.
•  Требуют меньше металла на исполнение мест контакта, за счет чего снижают общую массу верхнего строения пути.
•  Так как собранный участок колеи достаточно легкий, его проще демонтировать и транспортировать.
•  Позволяют успешно использовать соединительные элементы малого двойного радиуса при строительстве функциональных узлов.
•  Отличаются компактностью и не вызывают особенных сложностей при установке, даже у неопытных или начинающих мастеров.

Также в списке сталей для их изготовления находятся легированные и низкоуглеродистые марки – 20Г2Р, 30ХЗМФ и ряд других. Исполняются на автоматических станках горяче- и холодновысадочного типа. После схода с линии термически обрабатываются – в специальной среде, защищающей основной материал от потери доли углерода.

Конструкция болта

Конструктивное исполнение данного крепежного изделия включает следующие компоненты: стержень в виде цилиндра, подголовок с овальными очертаниями и круглую головку.

Конфигурация подголовка болта совпадает с формой находящихся в двухголовых накладках отверстий. Такое решение препятствует прокручиванию крепежного изделия, когда на нем плотно затягивается гайка. Следует знать особенность установки болтов в вышеуказанные двухголовые накладки. Делается это так, чтобы головки находящихся по соседству двух подобных крепежных деталей в итоге оказались на противоположных боковых плоскостях рельсов.

Смазка стыковых болтов

Производится для предохранения соединительного узла от образования ржавчины. Сегодня является очень актуальной и считается действенной профилактической мерой, помогающей существенно продлить срок эксплуатации ВСП (отодвигает необходимость выполнения ремонта). Особенно она важна в тех точках, где крепления и сами рельсы подвержены воздействию следующих веществ:

•  соляной раствор, вытекающий из холодильных вагонов при движении состава по колее;
•  техническая жидкость локомотивов, богатая вредными примесями серы, морской воды, горючего.

Обратите внимание, наносить ГСМ на метизы следует кистью, а не машинным способом, и обязательно до выполнения сборочных работ.

Рассматривая смазку как вещество, она будет считаться хорошей, если сможет отвечать таким требованиям:

•  изготовлена из масла на асфальтовой основе, нетоксичная;
•  обладает показателем пенетрации на уровне хотя бы 45%:
•  температура ее воспламенения составляет минимум +54 градуса Цельсия (чем она выше, тем лучше);
•  вязкость не ниже 240-250 универсальных единиц Сейболта.

Являясь защитным материалом, она также обязана быть густой и клейкой, а также сохранять свою эластичность даже при резком изменении микроклимата.

Технология крепления высокопрочных болтов

Одной из важных составляющих в технологии крепления является четкое фиксирование временного отрезка после подготовки и смазки резьбы до непосредственного использования крепежа. Этот срок не должен превышать 10 суток, что должно указываться в специальном журнале постановки высокопрочных болтов после их доставки от производителя. Если подготовка производилась самостоятельно, то данные также фиксируют, заполняя журнал. Пример порядка крепления болтового соединения:

1. Подготавливают всю конструкцию для стыковки и монтажа.
2. Подготавливают по стандартам необходимый крепеж.
3. Проводят установку и монтаж конструкции.
4. Затягивают болты.
5. Производят герметизацию стыков всего крепежа.
6. Осуществляют контроль качества сборки объекта.

Установка

Монтаж осуществляется с использованием двух (тоже высокопрочных!) шайб – одна идет под шляпку болта, а вторая размещается под гайкой. Гайка должна навинчиваться на резьбовую накатку свободно, то есть от руки. Иные варианты недопустимы. Гайка, накручивающаяся с трудом, подлежит замене. Впрочем, можно заменить сам высокопрочный болт.

Теперь несколько слов о пробках. Они должны размещаться в 10 процентах отверстий. Соответственно, удалять их допускается лишь после того, как во все остальные гнезда будут установлены болты и затянуты с требуемым усилием. При этом нужно действовать, не мешкая. Удалив пробку, монтировать на ее место высокопрочную соединительную деталь следует сразу же.

Затягивание крепежа M24 часто осуществляется гайковертом. Для его тарировки применяется такой показатель, как поворот ответной гайки на заранее определенный угол. Момент закручивающего усилия, обеспечиваемый подобным инструментарием, может достигать отметки 1600 Нм. Тарирование устройства для болтов M24 должно предварять начало выполнения монтажных работ. Гайковерт может комплектоваться сменными головками конусообразной конфигурации, отличающимися повышенным весом. Это обусловливает снижение потерь мощности при скручивании.

Помимо большой массы, у головок имеется еще одна особенность: они в обязательном порядке проходят этап термообработки. По его завершении твердость сменных приспособлений находится в диапазоне от НRС35 до НRС45.

Часто для формирования соединения на высокопрочных болтах M24 применяются последовательно два динамометрических ключа. Это предоставляет возможность получения максимально точной величины момента закручивания. Выглядит данная методика так:

• первым ключом, который принято называть «малый», закручивают болты с моментом, не превышающим 200 Нм;
• вторым инструментом, называемым «большой», производится финишное затягивание с моментом, равным 1600 Нм.

При закручивании всех высокопрочных болтов за исключением M24 ориентиром обычно является осевое усилие. Для выполнения данной процедуры применяется ключ с пневматическим приводом. Он подлежит обязательному тарированию перед формированием соединения.

Впрочем, для крепежа M20 и ряда иных типоразмеров можно осуществлять корректировку затягивания на величину момента закручивания. Способ достаточно сложен. Его реализация предусматривает расчет момента закручивания с последующим его измерением в ходе затяжки болта. Выполняется эта операция с болтами M20 и M24 с помощью электрического ударного гайковерта так:

• сначала стержневой высокопрочный крепеж устанавливается в место, указанное на чертеже создаваемой конструкции;
• затем осуществляется затягивание болтов посредством вышеупомянутого инструмента нанесением 3-х единичных ударов;
• финишная затяжка. Гайковертом наносятся удары в количестве, требуемом для получения в высокопрочном стержневом крепеже осевого напряжения заданной величины. Обычно это 14-18 воздействий импульсного характера.

4 Как крепить высокопрочные метизы – какова технология?

Операция состоит из пяти отдельных этапов. Они приведены далее:

1. Производится обработка поверхностей деталей и элементов, которые соприкасаются друг с другом.
2. Выполняется подготовка крепежа.
3. Осуществляется сборка соединений.
4. Делается затяжка (натяжение) ВПБ.
5. Соединения герметизируются.

Обработка соприкасающихся деталей по СНиП выполняется механическими либо стальными щетками, многопламенными ацетиленовыми горелками (огневая методика), металлическим или кварцевым песком (пневматический способ). Эта операция производится максимально тщательно, так как она изменяет коэффициент трения, а значит, от нее зависит, какая у соединения будет несущая способность. После обработки сборка конструкции должна выполняться в минимальные сроки. По истечению 72 часов выполнять соединение деталей запрещается. В подобных случаях соприкасающиеся поверхности СНиП требуют обрабатывать повторно, используя ранее применявшуюся методику.

Маркировка высокопрочных болтов

Под подготовкой болтов высокой прочности понимают их расконсервацию, прогонку резьбы метизов, которые отбраковываются, очистку изделий от коррозии и грязи. Удаление смазочного слоя (он наносится на все ВПБ, его задача – выравнивать коэффициент закручивания крепежных элементов) осуществляется посредством их кипячения. Для этих целей используется обычная вода. После кипячения болты окунаются в раствор автола (15 %) и неэтилированного бензина (85 %). Подготовленные описанным способом изделия нельзя хранить более 10 суток из-за того, что коэффициент закручивания болтов может увеличиться.

Прогонка резьбы ВПБ производится специальным гайковертом пневматического типа. После этого можно приступать непосредственно к сборке соединения.

Процедура выполняется по следующей схеме:

1. Осмотр металлоконструкции.
2. Совмещение и фиксация монтажных отверстий (используются особые пробки) в положениях, указанных на чертежах.
3. Установка болтов в свободные отверстия.
4. Анализ параметров (геометрических) собранного сооружения.
5. Стяжка (максимально плотная) пакетов.
6. Затяжка ВПБ на оговоренное в проекте усилие.
7. Демонтаж пробок, монтаж на их место крепежных элементов, затяжка установленных болтов. Она, опять же таки, производится на заданное усилие.

Все высокопрочные болты монтируются в металлоконструкции с двумя шайбами (они также изготавливаются высокопрочными, в противном случае несущая способность соединения снижается). Одна из них предназначена под гайку, вторая – под головку крепежного изделия. СНиП запрещают размещать две шайбы (и более) под один пакет. При монтаже болтов высокой прочности гайки обязаны накручиваться на резьбу от руки (свободно). Другие варианты не допускаются. Если гайка наворачивается с трудом, ее следует заменить (как вариант – установка другого ВПБ).

Пробки освобождаются исключительно после монтажа болтов во все свободные отверстия и затяжки крепежа на заданное усилие. При этом следует поочередно вынимать пробки и сразу же ставить на их место ВПБ. Финальное натяжение высокопрочных болтов всех видов (М20, М24) на предусмотренное в проекте усилие выполняется только после тщательного анализа геометрических параметров металлоконструкции. Подробнее о правилах затяжки метизов далее.

Как выполняется натяжение болтов?

Усилие при натяжении ВПБ может регулироваться несколькими способами. Мы приводим их ниже:

1. По числу ударов гайковерта.
2. По осевому натяжению крепежного изделия.
3. По углу поворота гайки.
4. По моменту закручивания.

Здесь нужно знать, что вне зависимости от варианта затяжки высокопрочного крепежа обязательно необходимо использовать стяжные болты. На начальном этапе натяжения головку ВПБ следует придерживать. Сам процесс выполняется от самого жесткого участка соединения либо от его середины. Для натяжения болта на определенное усилие пользуются динамометрическим ключом. Этот инструмент позволяет четко определять момент (коэффициент) затяжки соединения.

Порядок натяжения соединения динамометрическим ключом таков:

• производится стягивание пакета стяжными изделиями;
• все болты (в том числе и стяжные) затягиваются на заданное усилие;
• пробки выбиваются, на их место монтируются ВПБ.

После этого установленный крепеж затягивается до отказа ключом. Болты М24 часто натягиваются посредством гайковерта, который тарируется по повороту гайки на определенный угол. Такой инструмент позволяет получить момент закручивания не ниже 1600 Нм. Тарировку приспособления для болтов М24 осуществляют перед началом выполнения работ. Описанный гайковерт может снабжаться сменными конусными головками. Они имеют повышенный вес. За счет этого удается снижать потери мощности от скручивания. Большой вес головок – это не единственная их особенность. Кроме того, их обязательно подвергают термообработке. Причем выполняется она так, чтобы сменные приспособления имели твердость по шкале HRC в пределах 35–45 единиц.

Натяжение выспокопрочных болтов

Болты М24 могут затягиваться не одним ключом, а сразу двумя. Такая методика дает возможность получать максимально точный момент закручивания. Используется она достаточно часто. В данном случае первым ключом (его называют малым) создают момент закручивания не более 200 Нм. После этого берут второй инструмент (большой). И уже этим ключом выполняют финальную затяжку. Он обеспечивает момент закручивания на уровне 1600 Нм. Натяжение высокопрочных болтов М20, М16, М30 и так далее (всех, кроме М24) осуществляют в большинстве случаев с ориентиром на осевое усилие. Операция выполняется электрическим либо пневматическим ключом. Его обязательно тарируют перед сборкой металлоконструкции.

Можно выполнять натяжение ВПБ М20 и других размеров, корректируя усилие на момент закручивания. Методика достаточно сложная. Для ее реализации нужно высчитать момент закручивания и постоянно измерять его при затяжке болта динамометрическим ключом. Последний способ натяжения предполагает применение ударного электрического гайковерта. Этот инструмент применяется для болтов М24 и М20. Методика проста. Все смонтированные крепежные изделия затягиваются указанным ключом посредством нанесения на гайки трех ударов (единичных). После этого производится затяжка болтов тем же способом. Но теперь уже наносится столько ударов, сколько требуется для получения в стержнях высокопрочного крепежа заданного осевого натяжения. Их число обычно находится в пределах 14–18.

Затяжка высокопрочных болтов

Каким способом создать такое усилие при затягивание болтов? Для этого применяют специальные динамометрические ключи. Данные ключи показывают силу натяжение. В видео расположенном ниже показано, как затягивают болты динаметрическим ключом. При получение заданного усилие ручка ключа «ломается».

Кроме этого качество затяжки конструкции проверяют щупом толщиной 0,1 мм в зоне радиуса от оси болта 40 мм, щуп не должен проходить.

После приемки соединений работником ИТР, стыки по контуру грунтуются грунтовками ФЛ-03Л ГФ-021 с добавлением сухого пигмента до консистенции исключающей затекание грунтовки внутрь соединения или зашпаклевывают стыки.

Момент затяжки высокопрочного болта М22 40х»селект»

Определение натяжение высокопрочного болта выполняется в соответствии ниже перечисленных пунктов

1. Крутящий момент (момент затяжки (закручивания)) (Н×м) при натяжении высокопрочных болтов М24 за гайку следует определять по формуле:
   • Мкр = 22×Р×К; где
   • Р=220 кН — контролируемое усилие натяжения болта (22,16т)
     • 7700 кг/см² (расчетное сопротивление стали 40Х)
     • 0,95 — Коэффициент условий работы
     • 3,03 расчетная площадь болта по сечение нетто
   • К-коэффициент закручивания (берется из сертификатных данных завода-изготовителя). Так, при коэффициенте закручивания 0,175 крутящий момент равен Мкр = 847 Н×м. (86,4 кг×м). При натяжении высокопрочных болтов за их головку величину крутящего момента следует увеличить на 5%.
2. Роспуск. На указанной длине сваривать на монтаже после сварки поясов и затягивания высокопрочных болтов на 50% контролируемого усилия.
3. Количество высокопрочных болтов, гаек и шайб необходимо увеличить на 2% (учитывая возможные потери).
4. Обработка контактных поверхностей соединений на высокопрочных болтах — пескоструйная.
5. Марка стали высокопрочных болтов 40х»селект»

Как определить момент затяжки

• С помощью динамометрического ключа.

Этот инструмент должен быть подобран таким образом, чтобы момент затяжки крепежного элемента был на 20−30% меньше, чем максимальный момент на вашем ключе. При попытке превысить предел, ключ быстро выйдет из строя.

Усилие на затяжку и тип стали указывается на каждом болте, как расшифровывать маркировку описывалось выше. Для вторичной протяжки болтов нужно учитывать несколько правил:

1. Всегда знать точное необходимое усилие для затяжки.
2. При контрольной проверке затяжки стоит выставить усилие и проверить в круговом порядке все крепежные элементы.
3. Запрещено использовать динамометрический ключ как обычный, им нельзя производить закрутку деталей, гайку или закручивать болт до примерного усилия, контрольная протяжка производится динамометрическим ключом.
4. Динамометрический ключ должен быть с запасом.

• Без динамометрического ключа.

Для этого потребуется:

• Ключ накидной или рожковый.
• Пружинный кантер или весы, с пределом в 30 кг.
• Таблица, в которой указывается усилие затяжки болтов и момент затяжки гаек.

Момент затяжки — это усилие, приложенное на рычаг размерами в 1 метр. Например, нам требуется затянуть гайку с усилием 2 кГс/м:

1. Измеряем длину нашего накидного ключа, она, к примеру, составила 0,20 метра.
2. Делим 1 на 0,20 получаем цифру 5.
3. Умножаем полученные результаты, 5 на 2кГс/м и получаем в итоге 10 кг.

Переходя к практике, берем наш ключ и весы, прикрепляем крючок к ключу и производим затяжку до нужного веса, согласно описанного выше расчета. Но даже такой способ в итоге окажется лучше, чем тянуть от «руки — на глаз», с погрешностью, чем выше усилие, тем она меньше. Особенностью соединений высокопрочных болтов является то, что усилия воспринимаются не срезом болтов и смятием стенки, а силами трения между соединенными поверхностями. Исходя из этого, большое внимание необходимо уделять к поверхностям соединений удалять ржавчину и грязь.

Недостаточное натяжение болтов приведет к «проскальзыванию» элементов и болты будут работать на срез, а элементы на смятие, что приведет к деформации конструкции и разрушению болтов.

Контроль над затяжкой крепежных элементов

Рекомендуем выполнять контролируемую затяжку крепежных элементов. С помощью применения динамометрических приспособлений вы получаете сразу несколько преимуществ:

• Точная нагрузка на элементы крепежа позволяет не опасаться за целостность метиза, гайки и надежность резьбы.
• Распределение нагрузки при вкручивании становится равномерным. Это позволяет гарантировать равномерное сжатие в крепежных соединениях и повышает надежность конструкции в целом.
• Исключен риск травматизма на работе. Прибор помогает избежать чрезмерно высокого усилия, и делает работу с крепежными элементами более простой и безопасной.
• Экономия времени. Чтобы закрутить гайку, требуется намного меньше времени, чем при отсутствии динамометрических приборов.
• Отсутствие брака при выполнении крепежных соединений.

Чтобы каждый желающий мог затянуть болты с нужным усилием, применяются динамометрические ключи. Динамометрические приспособления востребованы во всех сферах строительства, в ремонте и производстве автомобилей, при сборке мебели, бытовой техники и во многих других областях. Существует несколько разновидностей этого инструмента:

• Динамометрический ключ щелчкового типа — наиболее распространенная разновидность инструмента. Когда достигнуто требуемое усилие затяжки болтов, ключ щелкает и перестает передавать крутящий момент на крепежное соединение. Предельное значение силы закручивания выставляется заранее.
• Стрелочный динамометрический ключ — требует контроля над прилагаемым усилием во время применения. Главный недостаток — требуемое значение силы невозможно выставить предварительно. Это особенно неудобно, если крепеж нужно установить в труднодоступном месте. Принцип работы инструмента: рукоятка со шкалой перемещается на некий угол. Указатель ключа при этом остается зафиксированным. Стрелочный ключ не подойдет для человека без опыта — он требует профессионализма и умения «почувствовать» усилие при закручивании гаек.
• Цифровой динамометрический ключ работает так же, как и предельный ключ. Разница в том, что замер усилия затягивания болтов производится с помощью электронного механизма. Когда необходимая величина крутящего момента при завинчивании гайки достигнута, раздается звуковой сигнал. Отследить изменение силы закручивания во времени можно на цифровом дисплее устройства.

Когда требуется затянуть высокопрочные болты, может потребоваться дополнительный инструмент для усиления крутящего момента. Для этих целей принято использовать ключ-мультипликатор. Также этот инструмент пригодится для затягивания гаек в труднодоступных местах. Мультипликатор следует выбирать с учетом характеристик динамометрического ключа. Специалисты рекомендуют покупать динамометрический ключ с усилием, которое в 5 раз меньше, чем у мультипликатора. Форма мультипликатора может быть любой — выбор зависит от личных предпочтений и удобства в работе. Применять ключ-мультипликатор без динамометрического инструмента нельзя. Это равнозначно приложению рычага значительной длины без контроля усилия крутящего момента. В результате можно получить перетянутое крепежное соединение.

Если вам нужно рассчитать, с каким усилием затягивать болты во время смены колес легкового или грузового автомобиля, вы можете просто установить на смартфон специальное приложение. Подходящее ПО для гаджетов выпустила компания Bridgestone. Приложение работает очень просто: пользователь вводит марку авто, и получает величину момента силы затяжки болтов с необходимыми допусками. Теперь не нужно сохранять таблицы в облако или носить с собой бумажные инструкции — программа подскажет, как нужно закручивать метизы в соответствии с рекомендациями производителя.

Что такое предел текучести и как его определить

Предел текучести σт – критическая нагрузка на разъемное соединение, при которой наступает необратимый процесс разрушения конструкции без увеличения воздействующей силы.

На параметр влияет температура. При ее повышении σт понижается.

Для расчета показателя существуют 2 формулы:

1. По временному сопротивлению на растяжение: 1-ю цифру в обозначении класса прочности умножают на 100, затем умножают на 2-ю цифру, результат делят на 10. Так, для метизов группы 5.8 σт=400 МПа (5х100х8:10=400).
2. По классу прочности: 1-ю и 2-ю цифры умножают друг на друга, затем на 10. Для категории 5.8: σт=400 МПа (5х8х10=400).

Пределом текучести называется критическая нагрузка на разъемное соединение.

Чем выше предел текучести, тем дольше деталь способна находиться в состоянии напряжения, противодействовать динамическим и стационарным силам. При подборе крепежа учитывают 2- или 3-кратный запас прочности.

Сопротивление и свойства ВПБ

Физические характеристики материалов для стальных конструкций

Характеристика	Значения
Плотность r, кг/м3:
проката и стальных отливок	7850
отливок из чугуна	7200
Коэффициент линейного расширения a, °С-1	0,12×10-4
Модуль упругости Е, МПа (кгс/см2):
прокатной стали и стальных отливок	2,06×105 (2,1×106)
отливок из чугуна марок:
СЧ15	0,83×105 (0,85×106)
СЧ20, СЧ25, СЧ30	0,98×105 (1,0×106)
пучков и прядей параллельных проволок	1,96×105 (2,0×106)
канатов стальных:
спиральных и закрытых несущих	1,67×105 (1,7×106)
двойной свивки	1,47×105 (1,5×106)
двойной свивки с неметаллическим сердечником	1,27×105 (1,3×106)
Модуль сдвига прокатной стали и стальных отливок G, МПа (кгс/см2)	0,78×105 (0,81×106)
Коэффициент поперечной деформации (Пуассона) n	0,3
Примечание. Значения модуля упругости даны для канатов, предварительно вытянутых усилием не менее 60 % разрывного усилия для каната в целом.

Расчетные сопротивления срезу и растяжению болтов

Напряженное состояние	Условное обозначение	Расчетное сопротивление, МПа (кгс/см2), болтов класса
		4.6	4.8	5.6	5.8	6.6	8.8	10.9
Срез	Rbs	150 (1500)	160 (1600)	190 (1900)	200 (2000)	230 (2300)	320 (3200)	400 (4000)
Растяжение	Rbt	170 (1700)	160 (1600)	210 (2100)	200 (2000)	250 (2500)	400 (4000)	500 (5000)
Примечание. В таблице указаны значения расчетных сопротивлений для одноболтовых соединений, вычисленные по формулам разд. 3 настоящих норм с округлением до 5 МПа (50 кгс/см2).

Расчетные сопротивления смятию элементов, соединяемых болтами.

Временное сопротивление стали соединяемых элементов, МПа (кгс/см2)	Расчетные сопротивления, МПа (кгс/см2), смятию элементов, соединяемых болтами
	класса точности А	классов точности В и С, высокопрочных без регулируемого натяжения
360 (37) 365 (37) 370 (38) 380 (39) 390 (40) 400 (41) 430 (44) 440 (45) 450 (46) 460 (47) 470 (48) 480 (49) 490 (50) 500 (51) 510 (52) 520 (53) 530 (54) 540 (55) 570 (58) 590 (60)	475 (4800) 485 (4900) 495 (5100) 515 (5300) 535 (5500) 560 (5750) 625 (6400) 650 (6650) 675 (6900) 695 (7150) 720 (7350) 745 (7600) 770 (7850) 795 (8150) 825 (8400) 850 (8650) 875 (8950) 905 (9200) 990 (10 050) 1045 (10 600)	430 (4350) 440 (4450) 450 (4600) 465 (4800) 485 (5000) 505 (5200) 565 (5800) 585 (6000) 605 (6200) 625 (6400) 645 (6600) 670 (6850) 690 (7050) 710 (7250) 735 (7500) 760 (7750) 780 (7950) 805 (8200) 880 (8950) 930 (9450)
Примечание. Значения расчетных сопротивлений получены по формулам разд. 3 настоящих норм с округлением до 5 МПа (50 кгс/см2).

Расчетные сопротивления растяжению фундаментных болтов.

Диаметр болтов, мм	Расчетные сопротивления, МПа (кгс/см2), болтов из стали марок
	ВСт3кп2 по ГОСТ 380-71** (с 1990 г. ГОСТ 535-88)	09Г2С по ГОСТ 19281-73*	10Г2С1 по ГОСТ 19281-73*
12, 16, 20 24, 30 36, 42, 48, 56 64, 72, 80 90, 100 110, 125, 140	185 (1900) 185 (1900) 185 (1900) 185 (1900) 185 (1900) 185 (1900)	235 (2400) 230 (2350) 225 (2300) 220 (2250) 215 (2200) 215 (2200)	240 (2450) 235 (2400) 225 (2300) 215 (2200) 215 (2200) —
Примечание. Значения расчетных сопротивлений получены по формулам разд. 3 настоящих норм с округлением до 5 МПа (50 кгс/см2).

Механические свойства высокопрочных болтов по ГОСТ 22356-77*

Номинальный диаметр резьбы d, мм	Марка стали по ГОСТ 4543-71*	Наименьшее сопротивление Rbun, Н/мм2 (кгс/мм2)
От 16 до 27	40Х “селект”	1100 (110)
	30Х3МФ, 30Х2НМФА	1350 (135)
30	40Х “селект”	950 (95)
	30Х3МФ, 35Х2АФ	1200 (120)
36	40Х “селект”	750 (75)
	30Х3МФ	1100 (110)
42	40Х “селект”	650 (65)
	30Х3МФ	1100 (110)
48	40Х “селект”	600 (60)
	30Х3МФ	900 (90)

Схема работы соединения на высокопрочных болтах

 

Количество высокопрочных болтов в соединении при действии продольного усилия определяют по формуле:

n ≥ N / Qbhγck

где k — количество поверхностей трения соединяемых элементов.

Количество болтов по одну сторону стыка в рабочем элементе конструкции принимается, как правило, не менее двух. В стыках и узлах прикреплений (для экономии материала накладок) расстоя­ние между болтами должно быть минимальным. В слабоработающих (связующих, конструктивных) соединениях расстояние долж­но быть максимальным, чтобы уменьшить число болтов.

Использование высокопрочных болтов с контролируемым натяжением

Изготовление болтов происходит в соответствии со всеми ГОСТами, по которым в качестве материала выступает легированная и низкоуглеродистая сталь. Таким образом, если учесть обработку и крепость материала, высокопрочные болты с контролируемым натяжением являются лучшим вариантом для особо агрессивной среды. И для эксплуатации в местах с высокими разрывными и динамическими усилиями.

Кроме того, с появлением такого изделия на мировом рынке отпала необходимость в сварных соединениях . Теперь профессионалы используют надежные болтовые соединения, которые при монтаже требуют меньше сил и времени. Существенным преимуществом изделия является также его равнодушие к смене климата и температурных условий. Таким образом, можно с уверенностью сказать, что высокопрочные болты могут выдержать температуру до – 60 градусов.

Используются болты с контролируемым натяжением для соединений конструкций для того, чтобы в последствии исключить вероятность смещения деталей всей системы. Данные виды соединений в настоящее время считаются самыми надёжными, от чего и получили свое названием.

Как правильно откручивать болт

Чтобы открутить болт, используют те же самые ключи, однако в старых конструкциях чаще всего болты сильно «прикипают» к гайке из-за коррозии. Для безопасного откручивания применяют несколько простых способов:

• использование проникающей смазки WD-40 аэрозольного типа;
• небольшое постукивание по ржавому болту молотком для разрушения ржавчины в профиле резьбового соединения;
• небольшой проворот гайки в сторону закручивания (всего на несколько градусов).

Резьбовые соединения применяются во многих конструкциях и механизмах, поскольку на практике доказали свою высокую надежность и эффективность. Правильно подобранный тип болта, закрученный на требуемый момент затяжки, способен справляться с нагрузкой на протяжении всего срока эксплуатации механизма.

Оцените полезность статьи, нам будет приятно 🙂