Спосіб затягування різьбових з’єднань

Реферат: UA 93136 U UA 93136 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузей машинобудування і будівництва, а саме до способів контрольованого натягу болтів. Вона може бути використана в процесі виконання складальних і монтажних робіт для затягування великої кількості болтів, переважно високоміцних, механізованим чи ручним інструментом. Для забезпечення необхідної несучої здатності з'єднання болти повинні мати передбачене проектом зусилля натягу. При цьому затягування можна забезпечити різними способами. Спочатку широке розповсюдження отримала напівмеханізована технологія з регулюванням зусиль за величиною моменту закручування. При цьому болти спочатку затягують до 80…90 % від розрахункового моменту закручування за допомогою механізованого інструменту, а потім остаточну підтяжку здійснюють ручними динамометричними або граничними ключами. Ця технологія відрізняється високою трудомісткістю і застосуванням важкої ручної праці. До числа найбільш ефективних способів на сучасному етапі належить повністю механізовані технології, що здійснюються гайковертами часто - або рідкоударної дії. Затяжку болтів частоабо рідкоударними гайковертами здійснюють шляхом регулювання зусиль по куту повороту гайки. Відомі різні підходи до призначення кутів повороту гайки, при яких болти працюють в пружній або в пружно-пластичній стадії. Перший підхід полягає у призначенні кута в залежності від товщини пакету деталей, які стискаються болтами. (А.С. Чесноков, А.Ф. Княжев. Сдвигоустойчивые соединения на высокопрочных болтах. - М.: Стройиздат, 1974. - С. 82-98). При великій кількості типорозмірів пакетів деталей з використанням різних діаметрів болтів такий метод виявляється малоефективним і нетехнологічним. Практичний досвід свідчить, що більш технологічним і ефективним є другий підхід, тобто спосіб, при якому болти затягують до переведення їх у пружно-пластичну область (Л.М. Рабер. Соединения на высокопрочных болтах. Диагностика. Ремонт. Повышение надежности конструкций. - Днепропетровск: Системные технологии, 2008. - С. 29-34). Згідно з цим методом, незалежно від діаметра болта і товщини пакета гайку повертають на 180° (±30°) від умовного початкового положення, відповідного ліквідації нещільностей між деталями пакета, що стискаються болтом. При цьому зусилля натягу болтів виявляються близькими до розривних, що визначаються тимчасовим опором матеріалу при розтягуванні. Недоліком методу є відсутність у ньому чітких критеріїв, з допомогою яких можна було б оцінити запас міцності болтів при їх натягу та експлуатації конструкцій в залежності від товщини пакета, діаметра і міцності болтів. На цю проблему звернуто увагу фахівців різних країн. Суттєвим кроком у створенні нормативної бази, на підставі якої можуть бути удосконалені технології виконання складальних і монтажних робіт з регулюванням зусиль в болтах за кутом повороту гайки є вихід у 2005 році європейського стандарту, в якому, поряд з іншими видами випробувань, передбачено випробування болтів на встановлення граничного кута повороту гайки (NF EN14399-2. European standard. High-strength structural bolting assemblies for preloading. Part 2. Suitability test for preloading. - AFNOR2005). Цим стандартом регламентовані лабораторні випробування, які не пов'язані з технологією виробництва складальних і монтажних робот, і конструктивними особливостями з'єднань. Як відомо при монтажі різних металоконструкцій (похилі мости доменних печей, бункерні і поїзні естакади, мостові крани, промислові будівлі, мости, тощо) широко застосовуються високоміцні болти. Кількість болтів коливається зазвичай від 20 до 500 тис. В залежності від конструктивних особливостей використовують 3-8 типорозмірів болтів по діаметрам і довжинам. При такому різноманітті типорозмірів неможливий індивідуальний підхід до затягуванні кожної групи болтів. Найбільш близьким аналогом до корисної моделі є "Способ затяжки резьбовых соединений". (АС. СССР № 1240569 А1, кл. В25В21/02, Опубл. 30.06.86. Бюл. № 24). Аналог полягає в тому, що болти розбивають на групи по нормованому зусиллю натягу з максимальним розкидом в групі 25 %. Потім з кожної групи відбирають дві вибірки. В першу вибірку відбирають болти найменших, у другу - найбільших діаметрів і довжин. Після такого відбору болти першої вибірки затягують з допомогою рідкоударних гайковертів до руйнування, а другої вибірки - до переведення їх у пружно-пластичну область роботи. Встановлюють для кожної вибірки інтервал розкиду числа ударів, проводять тарування енергії удару таким чином, щоб відношення числа ударів,що відповідають нижній межі інтервалу розкиду для болтів першої вибірки, до числа ударів, що відповідають верхній межі інтервалу розкиду для болтів другої вибірки, дорівнювало або було більше значення нормованого коефіцієнту запасу міцності. При цьому певна кількість обертальних ударів для кожної групи вибирають відповідним верхній межі встановленого інтервалу розкиду для болтів другої вибірки даної групи. Недоліки аналога полягають у наступному. 1 UA 93136 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Спосіб - аналог пов'язаний з використанням тільки рідкоударних гайковертів. Як оціночний кількісний показник в процесі випробувань для болтів як першої, так і другої вибірки, а також контрольованого параметра в процесі затягування всіх болтів приймається кількість обертальних ударів з тарованою енергією. Як свідчить досвід, навіть гайковерт, енергію удару якого було ретельно таровано, недостатньо стабільний. В процесі затягування навіть при ідентичних і стабільних умовах підведення енергоносіїв (наприклад стиснене повітря та ін.) вона може істотно відрізнятися від очікуваної. У світовій практиці рідкоударні гайковерти не отримали широкого розповсюдження. Тому зазначений спосіб, навіть при забезпеченні стабільності робочих параметрів гайковертів, можна оцінювати як окремий випадок. До того ж, при нанесенні по гайці обертальних ударів, енергія яких досягає 100 джоулів (див. опис до авторського свідоцтва з прототипу) важко, а іноді неможливо, утримати болт від провертання. В основу корисної моделі поставлена задача є розробка способу затягування різьбових з'єднань, який усуває недоліки, властиві аналогу, викликані необхідністю використання виключно рідкоударних гайковертів, за рахунок вибору оціночного кількісного показника в процесі випробування болтів, а також контрольованого параметра в процесі затягування болтів до переведення їх у пружно-пластичну область роботи, що не залежать від застосовуваного інструмента. Поставлена задача вирішується тим, що у відомий спосіб затягування різьбових з'єднань внесені наступні зміни: - як оціночні кількісні показники у процесі випробування і контрольованого параметра в процесі затягування болтів приймають кут повороту гайки; - для болтів першої вибірки як оціночний кількісний показник приймають мінімальне значення кута повороту гайки, при досягненні якого болт руйнується; - для болтів другої вибірки як оціночний кількісний показник приймають максимальне значення кута повороту гайки, при досягненні якого болт переходить в пружно-пластичну область; - обчислюють коефіцієнт запасу міцності як відношення мінімального значення кута повороту гайки для болтів першої вибірки до максимального кута повороту гайки для болтів другої вибірки (тобто відношення мінімального для болтів першої вибірки до максимального для болтів другої вибірки оціночного кількісного показника). Значення повинно бути більше або дорівнювати значенням нормованого коефіцієнта запасу; - кут повороту гайки, тобто контрольований чисельний параметр для групи болтів, з якої відібрані обидві вибірки призначають рівним максимальному значенню кута повороту гайки для болтів другої вибірки. При такому підході, як і в методі прототипу, перед складанням різьбових з'єднань машин і металоконструкцій всі болти розбивають на групи по нормованому зусиллю натягу з максимальним розкидом в групі до 25 %. Можливість розбивки пояснюється таблицею нормованих зусиль натягу для різних діаметрів високоміцних болтів. Діаметр різьби, мм Номінальне зусилля натягу, кН 45 50 55 16 121 18 147 20 188 22 233 24 271 27 355 30 372 36 430 42 48 508 618 Як видно з таблиці, нормовані зусилля для суміжних діаметрів болтів відрізняються не більше ніж на 25 %. Для найбільш поширених груп болтів (М22-М24) і (М27-М30) ця відмінність ще менше. Такий розкид дає можливість комплектації найбільш вживаних болтів в групи, а також забезпечує мінімальну різницю в коефіцієнтах запасу міцності болтів в межах групи після затяжки. Кількість болтів у вибірці визначається за прийнятою довірчою ймовірністю і довірчою оцінкою точності вимірювання кута повороту гайки. При цьому, якщо при натягу болтів першої вибірки досягнення межового стану (руйнування болта) очевидно, то для болтів другої вибірки, тобто перехід їх у пружно-пластичну область, потрібна достовірна оцінка. Встановити досягнення пружно-пластичної області можливо будь-яким загальновідомим способом. Найбільш ефективним є спосіб, коли при затягуванні після кожної ступені кута повороту гайки (наприклад через кожні 30°, тобто півграні шестигранної гайки) вимірюють за допомогою динамометричного ключа крутний момент, яким затягнута гайка. Обчислюють приріст моменту і відношення приросту моменту останньої сходинки до попередньої. Це відношення для пружнопластичної області складає 0,7…0,9. Після проведення таких випробувань, а отже, встановлення кута повороту гайки для групи болтів, з якої відібрано дві вибірки, виконують натяг всіх болтів. Для цього може бути прийнятий 2 UA 93136 U 5 10 будь-який відомий спосіб контрольованого натягу болтів з регульованим зусиллям за кутом повороту гайки, при якому болти затягують до переведення їх у пружно-пластичну область (див. друге посилання за текстом). При цьому, як свідчить досвід, найбільш досконалим є повністю механізований спосіб. Він може бути здійснений тарованим гайковертом з пневмо-, гідро-, або електроприводом. Тарування таких гайковертів полягає в регулюванні відповідних енергосилових параметрів. Наприклад для пневмогайковерта тарування полягає в підборі тиску і витрат стисненого повітря, необхідного для повороту гайки на заданий кут. Приклад. Натяг болтів групи М22-М24. Нормований коефіцієнт запасу міцності m=3. Експериментально встановлено, що болти М22 найменшої довжини (перша вибірка) руйнуються при досягненні кута повороту гайки 720°…780°  m in 1  720  . Друга вибірка (болти М24 найбільшої довжини) затягуються в пружно-пластичну область роботи поворотом гайки на кут 150°…210°  m in 2  210  . Коефіцієнт запасу міцності   15 20 m    min1 720   3.43  3 .  min 2 210 Натяг болтів всієї групи виконують поворотом гайки на кут  m in 2  210  . Таким чином, запропонована корисна модель дозволяє виконувати натяг болтів до переведення їх у пружнопластичну область незалежно від застосовуваного інструмента, переважно механізованого. Корисна модель пройшла лабораторні та промислові випробування на монтажі металоконструкцій різного призначення. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 Спосіб затягування різьбових з'єднань, що включає розбивку болтів на групи по нормованому зусиллю натягу з максимальним розкидом в групі 25 %, відбір з кожної групи двох вибірок, у першу з яких входять болти найменших, у другу - найбільших діаметрів і довжин, після чого болти першої вибірки затягують до руйнування, а другої до переведення в пружно-пластичну область роботи, обчислюють коефіцієнт запасу міцності як відношення мінімального для болтів першої вибірки до максимального для болтів другої вибірки оціночного кількісного показника, пов'язаного з типом використовуваного інструменту, порівнюють його з нормативним значенням, а контрольований параметр для затягування всіх болтів даної групи приймають рівним максимальному значенню оціночного показника для болтів другої вибірки, який відрізняється тим, що як оціночні кількісні показники і контрольований параметр затягування приймають кут повороту гайки незалежно від типу використовуваного інструменту. 35 Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3