Відповідність розміру різьби, попереднього натягу та крутного моменту рейкових болтів

Чому розмір різьби визначає стелю попереднього натягу

Попереднє натяг — це напруга, яку відчуває болт після затягування, і саме воно фактично затискає пластину або плече затиску. Максимальне корисне попереднє натяг обмежене площею напруги різьбової секції, яка приблизно зростає з квадратом діаметра. Болт M16 має площу напруги приблизно 157 мм2; болт M36 має площу напруги приблизно в 817 мм2, що приблизно в 5,2 рази більше, тому при такому самому використанні своєї міцності на випробування M36 може витримувати приблизно в п’ять разів більше попереднього натягу, ніж M16. У круглих числах для служби кріплення рейок болт M16 класу 8.8 затягується до попереднього натягу в діапазоні від 60 до 80 кН, тоді як болт M36 класу 10.9 може бути затягнутий до 450 кН. Перехід між суміжними розмірами суттєвий: перехід від M16 до M20 до M24 до M30 збільшує доступне попереднє натягування на 50–70 відсотків на кожному кроці, тому важкі -роз’єми з’єднувальних пластин переходять на M24 і вище, як тільки цього вимагає навантаження.

Крутний момент — це лише засіб попереднього натягу

Під час роботи на колії монтажник не може безпосередньо виміряти натяг болта, тому крутний момент використовується як практичний показник. Співвідношення між крутним моментом і попереднім натягом регулюється кроком різьби, тертям різьби та тертям головки, узагальненими в класичному рівнянні крутного моменту, що використовується VDI 2230: емпіричне правило для сталевих болтів із звичайним змащенням полягає в тому, що лише близько 10-15 відсотків прикладеного крутного моменту стає попереднім натягом, а решта споживається тертям. Оскільки тертя залежить від покриття, мастила та стану поверхні, однаковий крутний момент може створювати різні попередні натяги на різних болтах; ось чому еталонні значення крутного моменту завжди наводяться для певного стану тертя, і чому необхідно враховувати вплив обробки поверхні.

Для болтів, оцинкованих гарячим способом, коефіцієнт тертя різьблення помітно відрізняється від коефіцієнта тертя різьблення для болтів, змащених чорним- маслом, тому момент затягування потрібно -отримувати повторно для фактичного стану покриття та змащення, а не копіювати із загальної таблиці. На практиці інженерні організації встановлюють момент затягування шляхом калібрування фактичної комбінації болта, гайки, шайби та покриття, а значення в таблиці короткого довідника нижче припускають чисту, злегка змащену різьбу.

Практичні довідкові значення крутного моменту

Нижченаведені значення є типовими моментами затягування для пластини рейки та кріпильних болтів із стандартами міцності, які зазвичай використовуються, за умови чистої різьби та нормального змащення; вони є відправними точками для калібрування, а не заміною специфікації крутного моменту проекту.

Перехід від M24 до M30 приблизно подвоює крутний момент і попереднє натяг, тому метод затягування повинен змінюватися відповідно до специфікації.

Чому для M24 і вище потрібні гідравлічні ключі

Динамометричний ключ із ручним замиканням, який зазвичай використовується на трасі, має практичний верхній діапазон близько 400 Н{2}}м, що нижче проектного крутного моменту болта M24 класу 10.9 від 800 до 900 Н{7}}м і набагато нижче 1500 Н-м для M30. Спроба досягти цих значень вручну не є ані точною, ані безпечною. Гідравлічні динамометричні ключі охоплюють діапазон від 500 до 5000 Н-м, подають крутний момент плавно без ударів і утримують цільове значення з повторюваністю, як правило, у межах приблизно 5 відсотків. Вони також усувають людський фактор: за допомогою ручного гайкового ключа кожен монтажник застосовує різну силу, і розкид попереднього натягу вздовж з’єднання пластини є достатньо великим, щоб одні болти залишалися майже тягучими, а інші – ледве затягнутими. Гідравлічне затягування, в ідеалі з наступним аудитом крутного моменту, зберігає розкид попереднього натягу невеликим, а поведінку з’єднання – передбачуваною.

Що йде не так, коли різьба та крутний момент не збігаються

Над-закручування маленького болта є класичною помилкою встановлення. Болт прогинається в різьбовій частині, постійне подовження означає, що попереднє натяг не підтримується, і під дією робочої вібрації з’єднання втрачає свою затискну силу; болт потім працює під впливом згинання та втоми та зрештою ламається, як правило, на першій різьбі, що зачепилася. -Під -закручуванням великий болт залишає шарнір незакріпленим із самого початку: зазор між пластинами відкривається та закривається під кожним колесом, болт зазнає почергового зсуву та згинання, кінці рейки б’ються, а геометрія з’єднання погіршується. Таке ослаблене з’єднання витрачає багато годин на технічне обслуговування не пропорційно своїй довжині та є відомим джерелом дефектів-кінцевих рейок. Інженерне рішення завжди однакове: виберіть розмір різьби, щоб потрібне попереднє натяг було комфортно в межах потужності болта, і встановіть крутний момент, щоб попереднє натяг досягалося без перевищення 80-90 відсотків випробувальної напруги.

Довгі нитки та стабільність попереднього натягу на важких-лініях

Для важких-з’єднань довжина зачепленої різьби також має значення. Більш тривале зачеплення різьби збільшує кількість навантажених ниток, рівномірніше розподіляє навантаження, зменшує концентрацію напруги на першій різьбі та знижує напругу зсуву на одиницю довжини зачеплення. Болти з довшими різьбовими ділянками також витримують більшу еластичну деформацію, що допомагає з’єднанню витримувати попереднє навантаження під час температурних циклів і повторних ударів. Це інженерна причина, чому для важких-болтів із пластиною для транспортування вказується більша довжина різьби, і чому заміна автомобільним-автомобільним болтом із короткою різьбою ніколи не є прийнятною в обслуговуванні гусениці.

FAQ

Чому попереднє натяг важливіше самого крутного моменту?

Тому що попереднє натяг — це фактична сила затиску, яка утримує з’єднання щільним і компоненти не рухаються; крутний момент — це лише практичний спосіб створення попереднього натягу, і той самий крутний момент може давати різні попередні натяги за різних умов тертя.

Який момент затягування необхідний для рейкового болта M24 класу 10,9?

Типовий крутний момент при установці знаходиться в діапазоні від 800 до 900 Н{2}}м із звичайним змащенням, що створює попереднє натяг приблизно від 160 до 200 кН; значення має бути відкаліброване для фактичного покриття та мастила.

Чи можна за допомогою ручного динамометричного ключа правильно затягнути болти M30?

Ні. Розрахунковий крутний момент болта M30 класу 10.9 становить близько 1500 Н-м і вище, що значно перевищує практичний діапазон ручних-ключів із замиканням; потрібен гідравлічний динамометричний ключ.

Чому для оцинкованих болтів потрібні різні значення моменту затягування?

Тому що шар цинку змінює коефіцієнт тертя нитки, а отже, змінює частку крутного моменту, який перетворюється на попереднє натяг; момент затягування має бути повторно -отримано для стану оцинкованої поверхні, зазвичай із змащеною різьбою.

Що станеться, якщо болт затягнеться на межу міцності?

Болт постійно розтягується, попереднє натяг розслабляється нижче проектного значення, а під час вібрації з’єднання розв’язується; болт потім переносить цикли втоми при вигині і зазвичай виходить з ладу в корені різьби.

Як правильно перевірити попереднє завантаження на сайті?

За допомогою аудиту крутного моменту за допомогою каліброваного ключа, шляхом вимірювання додаткового кута повороту або за допомогою прямого індикатора натягу, наприклад шайби, що показує навантаження; критерієм прийнятності є попереднє натяг в межах зазначеного діапазону, а не просто показання гайкового ключа.