4.1.1.1 Соединение болтом
Применяют соединение болтом, когда есть возможность просверлить насквозь соединяемые детали. В полученное отверстие вставляют болт, с противоположной стороны надевают на болт шайбу и заворачивают гайку (рисунок 4.2).
Рисунок 4.2
Стандартные
детали соединения – болт, гайка, шайба
в разрезе изображаются нерассеченными.
Размеры, нанесенные на рисунке 4.2,
используют только для построения
изображения и на чертежах их указывать
нельзя. Диаметр отверстия под болт (d2)
выполняют несколько большим, чем диаметр
резьбы болта (d): d2
= 1.1d.
Фаски на головке болта и на гайке
вычерчивают по размерам, зависящим от
диаметра резьбы болта : R=
1.5d, r1—
по построению, r
Полученное значение l необходимо сверить по справочнику со стандартной длиной болта и при необходимости округлить до ближайшего стандартного значения.
В дальнейшем, при выполнении сборочного чертежа обозначения болта, гайки, шайбы записываются в спецификацию в раздел «Стандартные изделия» в алфавитном порядке. Например, запись Болт 2 М20х1,5. 2а х75.68.09 ГОСТ 7798-70 означает:
2 – исполнение 2; М – резьба метрическая; 20- наружный диаметр резьбы; 1,5 – шаг резьбы; 2а – класс точности резьбы; 75 – длина болта; 68 – условная запись класса прочности 68, указывающая на то, что болт выполнен из стали с определенными механическими свойствами; 09 – цинковое покрытие; ГОСТ 7798-70 – размерный стандарт, указывающий, что болт имеет шестигранную головку и выполнен с нормальной точностью. Допускается в учебных спецификациях не указывать классы точности, прочности и покрытие:
Болт 2 М20х1,5х75 ГОСТ 7798-70.
Гайка в спецификации может быть записана в следующем виде:
Гайка 1 М20х1,5 ГОСТ 5915-70, где:
1- исполнение 1; М20- резьба метрическая диаметром 20 мм; 1,5 – шаг резьбы; ГОСТ 5915-70 указывает на то, что гайка шестигранная нормальной точности.
Шайба в спецификации может быть записана следующим образом:
Шайба 20.01. 019 ГОСТ 11371-78, где:
20- шайба под резьбу диаметром 20 мм; 01 –материал группы 01; 019 – покрытие 01, толщиной 9 мкм.
ГОСТ допускает упрощенное изображение болтового соединения на сборочном чертеже (рисунок 4.3, а). На упрощенном изображении не показываются фаски, зазоры между стержнем болта и отверстием, резьба нанесена на всей длине стержня, на виде сверху не показан внутренний диаметр резьбы.
а) б)
Рисунок 4.3
Крепежные детали, у которых на чертеже диаметры стержней равны 2 мм и менее, изображают условно (рисунок 4.3 б).
Соединение шпилькой
Шпилька представляет собой цилиндрический стержень с резьбой, нарезанной на обоих концах (рисунок 4. 5 а). Применяют шпильки для скрепления деталей, имеющих большую толщину в месте соединения.
Одним
концом, имеющим, как правило, более
короткую длину резьбы (l1)
шпилька вворачивается в резьбовое
отверстие, выполненное в более массивной
из соединяемых деталей, на всю длину
резьбового конца. На шпильку устанавливается
другая деталь с отверстием немного
большего диаметра, чем диаметр шпильки.
На свободный конец шпильки надевается
шайба и навинчивается гайка (рисунок
4.5 б). Длина ввинчиваемого конца шпильки
определяется ГОСТом и зависит от
материала детали, в который ввинчивается
шпилька. Если этот материал – сталь, то
длина ввинчиваемого конца численно
равна диаметру резьбы (d)
шпильки (ГОСТ 22032-76*). Для резьбовых
отверстий в деталях из ковкого и серого
чугунов длина ввинчиваемого конца
берется равной l
Длину шпильки (l) определяют подобно определению длины болта, только величина l 1 в длину шпильки не входит. Полученную длину шпильки сверяют со стандартным значением.
а) б)
Рисунок 4.5
Пример обозначения шпильки:
Шпилька М16 х1,5 – 6g х120.109.40X.026 ГОСТ 22034-76, где
М16 – резьба метрическая с наружным диаметром 16 мм;
6g – поле допуска, 120 – длина шпильки, 109 – класс прочности 10.9, 40Х – шпилька из стали марки 40Х, 026 – покрытие 02, толщиной 6 мкм, ГОСТ 22034-76 — шпилька с длиной резьбового конца l1 = 1.25d. На учебных чертежах допускается опускать обозначение поля допуска, марки стали и покрытия:
Шпилька М16х1,5х120 ГОСТ 22034-76.
Допускается на сборочном чертеже упрощенное изображение соединения шпилькой (рисунок 4.
а) б)
Рисунок 4.6
Соединение болтом — презентация онлайн
Похожие презентации:
Основы архитектуры и строительных конструкций. Основы проектирования
Конструктивные схемы многоэтажных зданий
Стадии проектирования зданий. Маркировка строительных чертежей (лекция №2)
Правила выполнения архитектурно-строительных чертежей
ЕСКД. Общие правила оформления чертежей. (Лекция 1.1)
задачи на построение (геометрия 7 класс)
Выполненный вариант контрольной работы по разделу «Техническое черчение». (Приложение 3)
Параллельность в пространстве. (Графическая работа 2)
Строительное черчение. Графическое оформление и чтение строительных чертежей
Правила оформления чертежей ЕСКД. Форматы, масштабы, линии, шрифты
1. Соединение болтом
• Болт используется, присоединении деталей со
сквозными
отверстиями
• Стандартные
изделия(гайка, шайба,
болт), попавшие в
продольный разрез, на
сборочных чертежах
изображают не
разрезанными, т.е. их
не заштриховывают.
2. Применение различных форм шайб и гаек при соединении болтом
3. Соединение болтом. Этап задание
NДано: Болт ГОСТ 7798-79
d-диаметр болта;
d=М
N-толщина соединяемых
деталей, измеряется в мм на
карточке задания
N=
d1 – диаметр отверстия под болт
d1=1,1d=
4. Расчет соединения болтом Вычерчивание стержня болта
dN
Lст.
L- длина болта, определяется
по формуле
L= N+S+m+а,
где N-толщина соединяемых
деталей, измеряется в мм на
карточке задания
N=
S – толщина шайбы
S=0,15 d =
m -толщина гайки
m = 0,8d=
а– запас резьба
а =0,3 d=
L= N+S+m+а=
После расчета по справочнику
подобрать стандартную длину
болта L ст. =
При выполнении чертежа
использовать L ст.
5. Вычерчивание головки болта
dk
N
Lст.
e
Размеры головки болта
e — диаметр головки болта
e =2d=
k — высота головки болта
k = 0,7 d=
6. Вычерчивание резьбы на стержне болта
kN
Lст.
b
d
e
• Длина резьбы b
на стержне
болта
определяется
по формуле
• b=2d + 6=
7. Вычерчивание шайбы
Sk
N
e
d2
Lст.
b
d
• Размеры шайбы
• d 2- наружный
диаметр шайбы
• d 2 = 2,2 d =
• S – толщина шайбы
• S = 0,15 d =
8. Вычерчивание гайки
SРазмеры гайки
e — наружный диаметр гайки
e =2d=
m -толщина гайки
m = 0,8d=
k
N
e
e
d2
Lст.
m
b
d
• Линии стержня болта за
гайкой необходимо
убрать, а на их месте
начертить линии ребер
гайки
9. Расчет соединения болтом
Sk
N
e
d2
Lст.
m
b
а
d
• а- запас
резьбы,
определяетс
я по
формуле
• а ≈ 0,3d
• Эта
величина
используетс
я только для
расчета
10.
Расчет соединения болтомSN
k
d1
e
e
d2
Lст.
m
b
а
d
d=
N=
S=0,15 d =
m = 0,8d=
а =0,3 d=
L= N+S+m+а=
по справочнику
подобрать стандартную
длину болта L ст.=
e =2d=
k = 0,7 d=
d1=1,1d=
d 2 = 2,2 d =
b=2d + 6=
11. Расчет соединения болтом
SN
k
e
e
d2
Lст.
b
а
d
Дано:
d=
N=
Определить:
S=0,15 d =
m = 0,8d=
а =0,3 d=
L= N+S+m+а=
по справочнику
подобрать стандартную
длину болта
L ст.=
e =2d=
k = 0,7 d=
d1=1,1d=
d 2 = 2,2 d =
b=2d + 6=
English Русский Правила
Болтовые соединения не так просты, как кажутся
Вы можете увидеть их повсюду, куда бы вы ни посмотрели. От массивных конструкционных стальных соединений, составляющих мост Золотые Ворота, до сложной внутренней работы старинных швейцарских часов, болтовые соединения доминируют в нашем мире.
Предположим, что болт 1/4-20 деформируется при растягивающей нагрузке 2,85 тысячи фунтов. Если болт длиной 1/2 дюйма ¼-20 затянут с предварительным усилием 2,4 тысячи фунтов, удерживая вместе две стальные пластины 1/4 дюйма, насколько большее растягивающее усилие можно приложить к соединению?
0,45 тысячи фунтов? — Нет, тут сложнее. Реальный ответ — 2,66 тысячи фунтов!
Но как это возможно? Ответ кроется в физике болтового соединения.
Основной принцип болтовых соединенийСначала нам нужно посмотреть, что на самом деле делает болт.
Хорошо, я знаю, болт скрепляет два или более предмета вместе, но как?
Когда вы затягиваете болт, вы фактически растягиваете его. Помните, что винт — это простой механизм, и приложение крутящего момента к болту заставляет болт затягиваться. По мере его затягивания происходят 3 ключевые вещи.
- Болт растягивается
- Скрепляемые детали сжимаются
- Возрастает нагрузка на резьбу гайки (как на болт, так и на гайку), увеличивается нормальное усилие на резьбе, увеличивается сила трения сопротивление
Это некоторые из ключевых факторов при проектировании болтовых соединений.
Нагрузка на болтТаким образом, если болт растягивается, очевидно, что на болт действует нагрузка. Насколько предварительная нагрузка должна быть у болта, зависит от того, что именно скрепляется болтами, и от предполагаемого использования. Как правило, вы можете использовать следующие
= 75 % расчетной нагрузки для непостоянных соединений, многоразового крепежа
= 90 % расчетной нагрузки для неразъемных соединений
И, конечно же, расчетная нагрузка — это просто площадь растяжения болта, умноженная на расчетную прочность.
Где
= пробная нагрузка
= площадь растяжения
= контрольная прочность
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ : Это, вероятно, одно из самых переменных условий при проектировании болтового соединения. Некоторые соединения должны быть затянуты до предела текучести болта. Пожалуйста, используйте книгу, например, «Проектирование машиностроения» Шигли или «Справочник по машиностроению», чтобы убедиться, что вы используете правильное значение.
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ : Не используйте это для фланцевых соединений! Вы на самом деле не знаете жесткость стержня, потому что соединение не опирается на болт. Имеются таблицы для болтового соединения фланцевых соединений.
Жесткость болтаПричиной того, что болтовое соединение может выдерживать такую большую нагрузку, является относительная жесткость болта и скрепляемых болтов. Давайте сначала посмотрим на жесткость болта, затем мы посмотрим на жесткость элемента.
Жесткость болта зависит от ряда факторов, а именно:
- Диаметр болта с резьбой
- Диаметр болта без резьбы
- Длина части с резьбой
- Длина части без резьбы
- Материал болта4
Сам болт можно рассматривать как собственную пружинную систему. Есть пружина для нерезьбовой части и пружина для резьбовой части. Чтобы найти жесткость болта, нам нужно оценить болт с точки зрения жесткости пружины (сколько силы требуется, чтобы растянуть или сжать на определенное расстояние) для этих воображаемых пружин, соединенных последовательно.
Сначала необходимо определить жесткость пружины для резьбовой части.
Где
= площадь растяжения
E = модуль упругости (в основном жесткость пружины)
= длина резьбовой части.
Жесткость пружины для нерезьбовой части рассчитывается таким же образом.
Где
= площадь болта без резьбы
E = модуль упругости (в основном жесткость пружины)
= длина части без резьбы.
Теперь нам нужно объединить эти пружинные константы.
Помните, последовательное сложение пружин равно обратной сумме обратных величин. Уравнение выглядит так.
Таким образом, постоянная пружины болта равна
Итак, теперь, когда мы знаем, насколько жестким является болт, нам нужно посмотреть на скрепляемые болтами элементы.
Жесткость стержняЖесткость сустава — это так просто, как кажется. В принципе, насколько мягким является сустав? Вы соединяете две стальные пластины вместе? Есть прокладка? Вы прикручиваете дерево к стали?
Формула жесткости стержня приведена ниже. Его легко вывести, но мы просто дадим вам формулу. Это будет применяться для каждой усеченной пирамиды.
Где
= номинальный диаметр
= диаметр поверхности шайбы
= модуль упругости материала
И у нас есть два элемента, скрепленных болтами. Итак, снова подумайте о материалах, скрепленных болтами, как о последовательно соединенных пружинах. Когда вы затягиваете болт, вы фактически сжимаете обе пружины одновременно. Каждая пружина имеет различное сопротивление сжатию, называемое жесткостью пружины (k).
Когда пружины соединены последовательно, мы можем заменить их одной пружиной с одной жесткостью. Для этого мы инвертируем сумму инверсий, как мы это делали для болта.
Теперь у нас есть жесткость членов, говорящая нам, насколько они мягкие ().
Жесткость соединения: сочетание жесткости болта и стержняБолт и стержни параллельны, так что константы пружины просто суммируются. Общая тугоподвижность сустава.
Это важная вещь, которую нужно знать о болтовых соединениях, потому что она точно сообщает инженеру, какая часть нагрузки воспринимается болтом, а какая — элементами.
Теперь мы можем посмотреть, какую нагрузку воспринимает болт после того, как он был предварительно нагружен, и после приложения внешней нагрузки.
Почему внешняя нагрузка может быть такой большой?Для данного растянутого соединения величина нагрузки, воспринимаемой болтом, является лишь частью нагрузки на соединение. Это имеет смысл, потому что мы только что выяснили, что нагрузка распределяется между элементами и самим болтом. Величину нагрузки, которую воспринимает болт, легко рассчитать.
Где
= нагрузка болта
= жесткость болта
= жесткость стержня
= внешняя нагрузка
= предварительная нагрузка болта
болтом плюс предварительная нагрузка болта. Простой. Мощный.
Это мощно, когда вы смотрите на файл . Этот параметр иногда упрощают до «C». Это процент нагрузки, которую будет нести болт.
Таким образом, если параметр всего 0,10, то болт воспринимает только 10% внешней растягивающей нагрузки! Остальное несут участники!
Не забывайте смотреть на физику
Легко заблудиться в математике и забыть о реальном мире. Если болт воспринимает только 10% нагрузки на конкретное соединение, то я мог бы приложить невероятную нагрузку к соединению, не выходя из строя болта, верно?
Неправильно!
Помните, что если вы достаточно сильно нагрузите соединение, соединение расколется. Когда соединение отделяется, вся нагрузка переходит на болт, что приводит к его очень быстрому выходу из строя.
Мы рассчитали нагрузку на болт выше. Нагрузка на член
Где
= нагрузка на стержень
= жесткость болта
= жесткость стержня
= внешняя нагрузка
= предварительная нагрузка на болт результирующая допустимая нагрузка будет
ПодробностиНе верите? Рассмотрим детали анализа.
Допустим, у вас есть болт ¼-20 SAE класса 5. Это то, что вы обычно найдете на аппаратном острове в Home Depot. Спецификации для этого болта ниже
- Прочность на доказательство = 85KSI
- Устойчивая сила = 92KSI
- Модуль = 30E6 PSI
- Уличная прочность = 120KSI
- Область растяжения = 0,031
- Длина GRIP = 1/2 in
- 3-й.
Если это неразъемное соединение, предварительная нагрузка болта должна составлять 90 % от пробной нагрузки.
Пробная нагрузка равна испытательной прочности, умноженной на площадь растяжения, что составляет 2,6 тысячи фунтов .
Если болт затянут до 90% пробной нагрузки, то предварительная нагрузка болта составляет 2,4 тысячи фунтов .
Жесткость болта (постоянная пружины) определяется как 1860 тысяч фунтов/дюйм
Предположим, что элементы представляют собой две пластины из стали толщиной 1/4 дюйма. Подсчитав, мы получим жесткость элемента примерно 30 770 тысяч фунтов/дюйм .
Общая жесткость соединения составляет 15 390 тысяч фунтов/дюйм .
Теперь с этим соединением, какую растягивающую нагрузку он может выдержать, пока болт не поддастся?
При пределе текучести нагрузка на болт будет равна 2,85 тысячи фунтов силы .
Выполняя расчеты, я могу нагрузить этот стык до 4,5 тысяч фунтов еще до того, как он начнет деформироваться, и это в дополнение к предварительной нагрузке. Но нам нужно помнить, что сустав может отделиться. Точка, в которой стык отделится, находится на уровне 2,66 тысячи фунтов , поэтому внешняя нагрузка в этой точке ограничена.
Итак, вот оно. Если болт прогибается при 2,85 тысячи фунтов, а предварительная нагрузка составляет 2,4 тысячи фунтов, то может показаться, что я могу нагрузить соединение только дополнительно на 0,45 тысячи фунтов до того, как он выйдет из строя. На самом деле, я могу загрузить косяк в дополнительные 2,66 тысячи фунтов !
Болтовые соединения – Preventdrops
В настоящее время болты производятся по крайней мере в соответствии с 85 различными промышленными стандартами, а требования к болтовым соединениям различаются для разных секторов в зависимости от конструкции, требований к эксплуатации и техническому обслуживанию.
Таким образом, для получения стабильного болтового соединения требуется квалифицированная оценка следующих факторов:·
- Расчетная нагрузка
- Выбор материалов с учетом механических свойств и коррозионной стойкости
- При необходимости использование смазки
- · Предварительное натяжение (предварительное натяжение) и использование правильного оборудования для крутящего момента
Блокировка болтов для защиты от потери предварительной нагрузки (натяжения) определяется как вторичная фиксация. Причины выхода из строя такого количества болтов и болтовых соединений:
Неправильное использование, установка и обращение с болтом
(30%)Вибрации (20%)
Стуков (12%)
Нагрузки (за пределами дизайна) (11%)
Ношение (6%)
Коррозия (5%)
Несколько независимых отраслевых испытаний показывают, что двойные гайки, джема или двойные газетные устройства не являются надежными методами защиты привинных / болтовых соединений и особенно не подходят для сохранения нагрузки в натяжении болтов. Практика углубления нитей также не рекомендуется.
Надежное крепление болтовых соединенийИзгиб конструкций с болтовыми соединениями и вибрация или ударная нагрузка в машинах могут привести к ослаблению болтовых соединений. Термическое циклирование также может привести к ослаблению гаек и болтов.
Большинство болтовых соединений в нефтегазовой промышленности в той или иной форме подвержены динамическим нагрузкам. Ослабленные гайки и болты могут привести к выходу из строя соединений и падению предметов, что приведет к инцидентам, которых можно избежать, и незапланированным простоям.
Чтобы предотвратить ослабление гаек и болтов, следует использовать надежный, испытанный и соответствующим образом одобренный метод вторичной фиксации. Это обязательное условие, когда поддержание усилия зажима на болтовом соединении имеет решающее значение.
Примечание : Исследования, проведенные многими независимыми испытательными организациями за последние сорок лет, доказывают, что многие из старых методов крепления болтовых соединений ненадежны. Эти методы сейчас теряют популярность и могут быть запрещены некоторыми компаниями.
Испытание на вибрацию
Приведенный выше график, показывающий эффективность продуктов Nord-lock, иллюстрирует типичное сравнительное исследование различных методов удержания.
Эти испытания предназначены для воспроизведения ожидаемой динамической нагрузки на болтовое соединение.
Чтобы различать типы болтов и пригодность крепления, мы представили следующие рекомендации в двух группах, а именно болтовые соединения, где усилие зажима является критическим, и другие, где оно не является критическим.
Надежная фиксация болтовых соединений, где сохранение силы зажима имеет решающее значение.
Несколько независимых испытаний показали, что двойные гайки и так называемые контргайки не являются надежным методом фиксации винтов/болтовых соединений. Вот некоторые рекомендуемые методы
Шайбы Nord-lock Nord-Lock фиксирует болтовое соединение за счет натяжения, а не трения. Система состоит из пары подогнанных друг к другу шайб с кулачками с одной стороны и радиальными зубьями с другой. Поскольку угол кулачка « » больше, чем шаг резьбы «ß», кулачки создают эффект клина, что предотвращает вращение болта. Стопорные шайбы
Nord-Lock сертифицированы несколькими независимыми институтами, такими как ABS, DIBt, DNV и TÜV.
Каждая пара шайб имеет уникальный контрольный номер, что обеспечивает полную прослеживаемость вплоть до первой установки. №
Области применения:
Почти не ограничены, но особенно подходят для соединений, подверженных вибрации или другим динамическим нагрузкам. Шайбы nord-Lock доступны в размерах от 3 мм до 130 мм из различных материалов.
Spiralock представляет собой цельнометаллическую стопорную гайку/болт со специально разработанным профилем резьбы, который фиксируется при затягивании и распределяет натяжение по всей длине резьбы. Это обеспечивает лучшее распределение нагрузки, что способствует улучшению фиксации болтового соединения.
Области применения:
Чаще всего используется в системах кабельных лотков, но может использоваться и в других установках.
BONDURA® имеет уникальную конструкцию, в которой используются расширяющиеся конические втулки на обоих концах болта для устранения люфта.
Болт также предотвращает повторное появление люфта. Стандартные винты используются для вдавливания конусов болтов, а болт крепится непосредственно к компоненту станка с помощью стопорных винтов. Это предотвратит ослабление болта, его выпадение или проворачивание в отверстии. Болт можно подтянуть по мере износа оборудования.
Области применения:
Например, в качестве замены болтов с головкой под ключ в верхних приводах и шарнирных болтов на тележках, оборудовании для обработки труб и кранах.
Superbolt MJT доступны в виде гаек или болтов в качестве замены для обычных болтовых элементов. Для их установки и демонтажа требуются только ручные инструменты, что устраняет потребность в тяжелом затяжном оборудовании
Концепция крутящего момента Крутящий момент — это приложение силы, создающее напряжение в болте. Напряжение создает зажимную силу между двумя частями.
Если сила зажима имеет решающее значение, проконсультируйтесь с производителем, соответствующими нормами проектирования или отраслевыми специалистами, чтобы определить наиболее подходящие методы фиксации.
Здесь мы иллюстрируем вторичное крепление для болтовых соединений, обычно используемых для крепления компонентов оборудования и других вспомогательных элементов.
Следующие методы рекомендуются для болтовых соединений, где поддержание усилия зажима не является критическим.
Эта гайка, также известная как Nyloc, имеет нейлоновую вставку буртика. Воротник упруго деформируется при надевании на болт. Это увеличивает трение между обоими наборами нитей, создавая необходимое усилие для соединения.
Универсальное крепление для некритичных соединений.
Повторное использование не рекомендуется. Может вращаться и расшатываться при динамической нагрузке.
Области применения:
Этот тип гаек часто используется для стопорения соединений, где допустима определенная степень потери предварительного натяжения.
Металлические стопорные гайки можно использовать с болтами всех размеров. Гайки этого типа бывают разных форм и могут иметь деформированную головку, расщепленную шейку или кольцо с зубчатым буртиком. Закупка создается трением, врезанием в резьбу или контактной поверхностью. Фрикционное сцепление зависит от высокой предварительной нагрузки и правильного крутящего момента.
Универсальное крепление для некритичных соединений.
Смазка резьбы моей функцией уменьшения. Может вращаться и расшатываться при динамической нагрузке
Корончатые гайки обеспечивают наглядный и надежный метод фиксации болтовых соединений. Обычно используется для болтовых соединений, подвергающихся воздействию сил сдвига, а не растягивающих напряжений. Гайка имеет радиальные прорези и фиксируется нержавеющими шплинтами, которые вставляются через отверстие в болте.
Используется для соединений или компонентов, которые часто отключаются.
Конструкции с корончатыми гайками не подходят для соединений или соединений с предварительным натягом, где критически важным является поддержание зажимной передней части.
Стопорные шайбы можно использовать для всех размеров и в любом приложении, где использование стопорных шайб уместно. Существует несколько типов с различными областями применения для стопорения гаек или болтов. важно использовать правильный тип для каждой цели.
Области применения:
Обычно используется в машинах, где важно предотвратить вращение болта.
Контргайка врезается в резьбу болта при установке и затягивании.