Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Механикалық буын бұрандалы бекітуішпен бекітіледі. Бұрандалы буындар құрылыс және машина жасау салаларындағы ең көп қолданылатын элементтердің бірі болып табылады. Ол өзге бөліктерді ұстап, біріктіретін, сыртқы бұрандасы бар (мысалы, бұранда) және оған сәйкес келетін ішкі бұрандалы бекітуіштен тұрады. Бұрандалы буындардың негізгі екі түрі бар: созу буындары және серпілу буындары. Бұрандалы буындағы компоненттерді таңдау – күрделі процесс. Температура, коррозия, діріл, шаршау және алғашқы кернеу сияқты көптеген факторлар мұқият ескеріледі.
Mechanical joint secured by a threaded fastener
A bolted joint is one of the most common elements in construction and machine design. It consists of a male threaded fastener (e. g., a bolt) that captures and joins other parts, secured with a matching female screw thread. There are two main types of bolted joint designs: tension joints and shear joints. The selection of the components in a threaded joint is a complex process. Careful consideration is given to many factors such as temperature, corrosion, vibration, fatigue, and initial preload.
Кернеу буыны
Кернеулі буында бұранда мен қысылған элементтер буын арқылы қолданылған кернеу жүктемесін, буын мен бұранданың дұрыс тепе-теңдігін ескере отырып, қысылған элементтер арқылы беруге арналған. Буынның қысылу күші сыртқы кернеу күштерінен, буынды ажыратуға тырысатын күштерден басым болуы тиіс. Егер сыртқы кернеу күштері қысылу күшін (бұранданың алдын ала қысылуын) жеңіп өтсе, қысылған буынның элементтері бөлініп, элементтердің бір-біріне қатысты қозғалуына мүмкіндік туады.
In a tension joint, the bolt and clamped components of the joint are designed to transfer an applied tension load through the joint by way of the clamped components by the design of a proper balance of joint and bolt stiffness. The joint should be designed such that the clamp load is never overcome by the external tension forces acting to separate the joint. If the external tension forces overcome the clamp load (bolt preload) the clamped joint components will separate, allowing relative motion of the components.
Теория
Әдетте, бұранда бұранданың басына немесе гайкасына айналым моментін қолдану арқылы тартылады (алдын ала жүктеледі). Қолданылған айналым күші бұранданың бұрандалануына (жіпке өрмелеуіне) әкеледі, бұл бұранданың кернеуін және бекітілген бөлшектердің теңдестірілген қысылуын тудырады. Бұрандада қалыптасқан алдын ала жүктеме қолданылатын айналым моментінен туындайды және ол бұранданың диаметріне, бұранданың геометриясына және бұрандада және бұранда басының немесе гайканың астында болатын үйкеліс коэффициенттеріне байланысты. Бұрандамен қысылған бөлшектердің қатаңдығы айналым моментімен қалыптастырылған алдын ала жүктемеге қатысы жоқ. Дегенмен, бұранданың салыстырмалы қатаңдығы және бекітілген буын компоненттері бұранданың сыртқы кернеу жүктемесінің қанша бөлігін көтеретінін анықтайды, бұл өз кезегінде буынның ажырауына жол бермеу үшін қажетті алдын ала жүктемені анықтайды және осылайша бұранданың басынан өтетін кернеу диапазонын азайтады. Бұл қайталанатын кернеу жүктемелеріне ұшыраған кезде бұранданың беріктігін анықтайды. Жетектік алдын ала жүктемені сақтау, сондай-ақ, буын компоненттерінің бір-біріне қатысты сырғанауын болдырмайды, бұл осы компоненттердің тозуына және шаршауға әкелуі мүмкін. Клемптік жүктеме, сондай-ақ бекіткіштің алдын ала жүктемесі деп те аталады, айналым күші қолданылған кезде пайда болады, сондықтан бекіткіштің беріктігінің айтарлықтай пайызын құрайтын тартылу алдын ала жүктемесі қалыптасады. Бекіткіштер әртүрлі стандарттарға сәйкес жасалады, олардың арасында олардың беріктігі де анықталады. Белгілі бір бекіткіш үшін қажетті айналым моментін оның қасиеттері класы (дайындаудың дәлдігі және сәйкес келуі) және класы (жарылыс беріктігі) негізінде анықтау үшін айналым моментінің кестелері бар. Бекіткіш бұралып, бұрандада тартылу алдын ала жүктемесі пайда болады және бекітілетін бөлшектерде бірдей қысымдық алдын ала жүктеме пайда болады. Бұл, қысылған буындағы қысымдық деформацияның белгілі бір таралуы бар серіппелі құрылым ретінде модельдеуге болады. Сыртқы кернеу жүктемесі қолданылған кезде ол қысылған компоненттердегі алдын ала жүктемеден туындаған қысымдық деформацияны жеңілдетеді, сондықтан қысылған буын компоненттеріне әсер ететін алдын ала жүктеме сыртқы кернеу жүктемесіне бұрандадан басқа жолмен (буын арқылы) мүмкіндік береді. Дұрыс жасалған буында сыртқы кернеу жүктемесінің 80-90% буын арқылы, ал қалғаны бұранда арқылы өтеді. Бұл бұранданың шаршау жүктемесін азайтады. Егер бекітілген бөлшектер бекіткіштен гөрі нашаррақ болса (мысалы, жұмсақ, қысылған прокладкалар қолданылса), бұл модель жұмыс істемейді және бекіткіш кернеу жүктемесіне ұшырайды, ол кернеудің алдын ала жүктемесі мен сыртқы кернеу жүктемесінің қосындысы болып табылады. Кейбір жағдайларда буындар одан қымбат компоненттер бұзылуына дейін бекіткіштің бұзылуына бейімделеді. Мұндай жағдайда, қолданыстағы бекіткішті жоғары беріктікті бекіткішпен ауыстыру жабдыққа зақым келтіруі мүмкін. Сондықтан ескі бекіткіштерді сол кластағы жаңа бекіткіштермен ауыстыру қалыпты жағдай.
Typically, a bolt is tensioned (preloaded) by the application of a torque to either the bolt head or the nut. The applied torque causes the bolt to "climb" the thread causing a tensioning of the bolt and an equivalent compression in the components being fastened by the bolt. The preload developed in a bolt is due to the applied torque and is a function of the bolt diameter, the geometry of the threads, and the coefficients of friction that exist in the threads and under the torqued bolt head or nut. The stiffness of the components clamped by the bolt has no relation to the preload that is developed by the torque. The relative stiffness of the bolt and the clamped joint components do, however, determine the fraction of the external tension load that the bolt will carry and that in turn determines preload needed to prevent joint separation and by that means to reduce the range of stress the bolt experiences as the tension load is repeatedly applied. This determines the durability of the bolt when subjected to repeated tension loads. Maintaining a sufficient joint preload also prevents relative slippage of the joint components that would produce fretting wear that could result in a fatigue failure of those parts. The clamp load, also called preload of a fastener, is created when a torque is applied, and so develops a tensile preload that is generally a substantial percentage of the fastener's proof strength. Fasteners are manufactured to various standards that define, among other things, their strength. Torque charts are available to specify the required torque for a given fastener based on its property class (fineness of manufacture and fit) and grade (tensile strength). When a fastener is torqued, a tension preload develops in the bolt and an equal compressive preload develops in the parts being fastened. This can be modeled as a spring like assembly that has some assumed distribution of compressive strain in the clamped joint components. When an external tension load is applied, it relieves the compressive strains induced by the preload in the clamped components, hence the preload acting on the compressed joint components provides the external tension load with a path (through the joint) other than through the bolt. In a well designed joint, perhaps 80 90% of the externally applied tension load will pass through the joint and the remainder through the bolt. This reduces the fatigue loading of the bolt. When the fastened parts are less stiff than the fastener (those that use soft, compressed gaskets for example), this model breaks down and the fastener is subjected to a tension load that is the sum of the tension preload and the external tension load. In some applications, joints are designed so that the fastener eventually fails before more expensive components. In this case, replacing an existing fastener with a higher strength fastener can result in equipment damage. Thus, it is generally good practice to replace old fasteners with new fasteners of the same grade.