Контроль силы затяжки в стяжных соединениях

Контроль силы затяжки

Контроль силы затяжки в стяжных соединениях.

При сборке необходимо точно выдерживать расчетные параметры затяжки. Применяют три основных способа контроля силы затяжки: 1) затяжкой гаек динамометрическим ключом; 2) завертыванием гаек на расчетный угол; 3) измерением упругого удлинения болта при затяжке.

При затяжке динамометрическим ключом выдерживают момент завинчивания Мзат, определяемый по заданной силе затяжки болтов расчетом [см. формулу (55)] или экспериментально. Этот способ недостаточно точен. Момент, необходимый для завертывания гаек, зависит от трения в резьбе и на опорной поверхности гайки, которое может колебаться в значительных пределах. Поэтому болты, затянутые одним и тем же моментом, фактически могут быть нагружены различно.

Для уменьшения влияния трения резьбу перед затяжкой покрывают дисульфидом молибдена, коллоидальным графитом и другими смазочными веществами. Такие соединения необходимо надежно стопорить, так как присутствие смазки увеличивает склонность к самоотвинчиванию.

Применяют также виброзатяжку (например, гайковертами ударно-вращательного действия). Уменьшение сил трения в результате вибраций необходимо учитывать при расчете момента затяжки.

При завертывании на расчетный угол гайку сначала доводят до плотного соприкосновения с опорной поверхностью, т. е. до такого положения, с которого начинается вытяжка болта. После этого гайку завертывают на расчетный угол с помощью угломерного ключа со стрелкой, перемещающейся по лимбу, установленному на корпусе. Угол завертывания определяют по заданной силе Рзат из следующих соображений: при затяжке гайки необходимо установить деформацию болта f1 = l·Pзат1 и корпуса f2 = l·Pзат2 (где I — длина соединения).

Осевое перемещение гайки относительно болта

Осевое перемещение гайки относительно болта

Этому перемещению соответствует поворот гайки на угол

Поворот гайки на угол

где s — шаг резьбы.

Практически гайки затягиваются следующим обратом. Сначала выбирают зазор в системе затяжкой всех гаек от руки до плотного соприкосновения с опорными поверхностями. После этого все гайки в последовательности, зависящей от расположения болтов и обеспечивающей по возможности равномерную затяжку стыка (в шахматном порядке, крест-на-крест, змейкой), завертывают сначала на угол 0,5v, а затем в той же последовательности на угол v.

Этот способ точнее первого, хотя в нем имеется источник ошибок (затруднительность определения фактического начала затяжки).

При завертывании корончатых гаек в большинстве случаев приходится дополнительно затягивать гайку до совмещения отверстия под шплинт в болте и пазов в гайке, причем максимальный угол дотягивания составляет 60° при одном отверстии в болте и 30° при двух крестообразно расположенных отверстиях (рис. 471, а). Таким образом, при дотягивании возможно значительное превышение расчетного угла завертывания. Кроме того, болты соединения оказываются затянутыми различной силой.

Стопорение гаек в стяжных соединениях

Регулирование угла дотягивания с помощью мерных подкладных шайб усложняет монтаж. При необходимости точно выдерживать расчетный угол надо применять бесступенчатое стопорение, например, отгибными шайбами увеличенного диаметра, допускающими стопорение гайки в любом положении (рис. 471, б).

У длинных и тонких болтов на точность измерения влияет их скручивание под действием сил трения, возникающих в резьбе при затяжке. Придерживание конца болта ключом при затяжке (см. рис. 449) усложняет монтаж. На рис. 472 представлена конструкция ключа, исключающая влияние скручивания на точность замера.

Угломерный ключ

В стержне ключа установлен подпружиненный фиксатор 1 с пирамидальным хвостовиком крестообразного сечения, входящим в соответствующее гнездо на торце болта. Фиксатор соединен со штоком 2, на наружном конце которого фрикционно установлена стрелка 3, перемещающаяся по лимбу 4, закрепленному на торце ключа.

При наложении ключа на гайку хвостовик фиксатора заскакивает в гнездо болта, обеспечивая прямую связь между болтом и стрелкой. Перед силовой затяжкой стрелку устанавливают на нулевое деление лимба. При затяжке стрелка покатывает угол поворота гайки относительно болта, т. е. угол, определяющий значение затяжки.

Наиболее точен способ измерения вытяжки болта

Способ измерения вытяжки болта

Удлинение коротких болтов измеряют микрометром 1 (рис. 473), если можно подвести губки микрометра к торцам болта (болты шатунных головок, клеммных соединений и др.).

Измерение вытяжки болта

Вытяжку длинных болтов и шпилек измеряют индикаторами или оптическими приборами, установленными на независимом основании 2. Индикатор показывает сумму вытяжки болта и сжатия корпуса 3. Замеры производят по шарикам, закладываемым в конические гнезда на торцах болта (рис. 474), или по сферическим поверхностям, выполненным заодно с торцами (способ более удобный).

Способы замера вытяжки болтов

Так как жесткость головки болта и участка расположения гайки значительно выше жесткости стержня, то измерение по крайним точкам (длина l') достаточно верно отражает вытяжку болта на длине l соединения.

Упругая вытяжка f1 болтов в функции их длины и напряжения растяжения σ1

На рис. 475 показана упругая вытяжка f1 болтов в функции их длины и напряжения растяжения σ1 (принято Е1 = 2·105 Мпа). Микрометры обычной точности позволяют с погрешностью не более ±10% измерять вытяжку порядка 0,03 мм. При σ1 = 100 МПа такую вытяжку приобретают болты длиной 60 мм, а при σ1 = 200 МПа — болты длиной 30 мм. Следовательно, этот способ позволяет достаточно уверенно определять вытяжку даже коротких болтов. При обычных же параметрах (l > 80—100 мм; σ1 = 200 МПа) вытяжка может быть определена с высокой степенью точности.

Контроль силы затяжки с помощью деформируемых колец

Иногда применяют систему деформируемых подкладных колец (рис. 476). Под гайку устанавливают жесткие шайбы 1, 2, мерное кольцо 3 из пластичного металла и сигнальную шайбу 4. Высоту кольца 3 выбирают так, чтобы при предварительной легкой затяжке между кольцом и сигнальной шайбой оставался расчетный зазор е, равный сумме упругих деформаций болта и стягиваемой системы под действием силы затяжки. При силовой затяжке мерное кольцо сплющивается. Затяжку прекращают тогда, когда выбирается зазор (е), о чем судят по потере подвижности сигнальной шайбы.

Другой способ мерной затяжки — нагрев болтов до температуры

Нагрев болтов до температуры

где f1 — расчетная вытяжка, мм; l — длина болта, мм; α — коэффициент линейного расширения материала болта; t0 — температура сборки, °С.

Подставляя в это выражение значение f1 из формулы (110), получаем

Kontrol sily zatjajki 9

Нагрев производят ТВЧ, паром или горячей жидкостью, пропускаемой через центральное сверление болта (последний способ применим при болтах большого диаметра). На нагретый болт навертывают гайку до плотного смыкания стыков, после чего дают соединению остыть.

Недостатки способа; значительное усложнение технологии сборки; затруднительность точного выдерживания температуры нагрева.