Якост на резбите на гайки и шпилки за фланцови съединения, тръбопроводи, хардуер и фланец
Крепежни елементи за фланцови връзки
Резбови крепежни елементи за фланцови връзки: болтове, гайки, шпилки - предназначени да гарантират надеждността на тръбопровода. Силата на резбата се увеличава с увеличаване на диаметъра, стъпката, височината на гайката и здравината на материала на болта (шпилка). Резбовите връзки издържат на най-голямото натоварване, при което завоите на гайката се разрушават чрез срязване.
Автор: Drozdov M.V., Engineering Union LLC
Съдържание
Счупването на резбата е доста често срещан тип повреда на крепежни елементи. Основните конструктивни параметри, които определят якостта на завоите, са диаметърът d и стъпката на резбата P, радиусът на кухината на резбата R, височинатагайките H (дължината на грима), съотношението на механичните характеристики на материалите на болта (шпилка) и гайката (тялото). В по-малка степен са засегнати напречните размери на гайката (размер на гаечен ключ).
Влияние на конструктивните параметри на резбата върху нейната якост
Фиг. 1. Зависимост на минималната сила на разкъсване от относителната дължина на състава на гайката
Резултатите от изпитванията на резбови съединения при аксиални натоварвания на опън показват, че ако височината на гайката е недостатъчна, връзката се счупва поради повреда на резбата. За да увеличите носещата способност на резбата, увеличете височината на гайката (дължината на грима на връзката). На фиг. 1 показва типичната сила на скъсване на връзката спрямо дължината на гримиране. Светлите точки на кривите показват разрушаване на резбата, тъмните точки показват счупване на пръта по протежение на резбовата част извън тялото. Материалът на гайките е стомана 45 нормализирана (σв = 680 MPa), болтовете са стомана 45 термично подобрена (σв = 950 MPa). Криви 1, получени по време на тестваневръзки с диаметър на резбата d = 32 mm, криви 2 - d = 24 mm, криви 3 - d = 18 mm, криви 4 - d = 12 mm, крива 5 - d = 6 mm.
Влияние на диаметъра на резбата
Установено е, че с увеличаване на диаметъра на резбата (с постоянна стъпка и височина на гайката), носещата способност на връзката, оценена от натоварването, което разрушава резбата, се увеличава или пропорционално на диаметъра (за съединения на стоманени шпилки с части на тялото от алуминиеви и магнезиеви сплави, или нелинейно (за стоманени съединения). В последния случай интензивността на увеличаване на носещата способност на резбата намалява с големи диаметри, но тя не е значима и при практически изчисления може да се счита, че якостта на нишката нараства пропорционално на нейния диаметър.
Влияние на стъпката на резбата
Намаляването на стъпката на резбата (вижте фиг. 1) със същия външен диаметър и височина на гайката намалява здравината на връзката, тъй като е по-трудно за фините резби да осигурят припокриване на завоите в рамките на същия клас на точност, както при грубите резби. В допълнение, радиалните деформации на тялото на гайката при натоварване също имат по-силен ефект върху носещата способност на връзките с фина резба. По-късно беше открито намаляване на здравината на връзката с намаляване на стъпката на резбата.
Съотношение на якост на материала на гайка и болт
Степента на влияние на стъпката на резбата върху здравината на връзката до голяма степен зависи от материалите на резбовите части на тръбопроводите. При значителна разлика в крайната якост на материалите на болта и гайката (σv, b / σv, g> 1.4) и същите модули на еластичност (Eb \u003d Eg), якостта на резбата с увеличаване на стъпката се променя пропорционално на съотношението σv, b / σv, r.
Това може да се обясни с подобряването на условията за деформация и разрушаване на резбите на гайката поради изместването на най-високото налягане вконтактна зона към основата на гайката. Обърнете внимание, че при σv, b & gt; & gt; σv, d пластичните деформации на навивките на резбата на болта са незначителни.
За връзки с гайки, изработени от материал с по-нисък модул на еластичност (например магнезиева сплав с E = 40 GPa), ефектът на стъпката е не по-малък, отколкото при стоманените връзки.
Необходима височина на гайката (дължина на грима)
От анализа на кривите на фиг. 1 следва, че при σv, b/σv, gМинимална дължина на допълване (височина на гайката) за стоманени шпилки