Защо болтовете се разхлабват и какво е предварително натоварване?

5 причини защо болтовете са разхлабени

Недостатъчно затягане

Недостатъчно затегнатите или неправилно затегнатите болтове по своята същност са недостатъчно затегнати и ако са разхлабени, съединението няма достатъчно сила на затягане, за да държи частите заедно. Това може да доведе до странично плъзгане между двете части и болтът е подложен на ненужно напрежение на срязване, което в крайна сметка може да доведе до счупване на болта.

вибрация

Тестовете на болтови връзки под въздействието на вибрации показват, че много малки "странични" движения карат двете части на връзката да се движат една спрямо друга, както и главата на болта или гайката и свързаните части.

Тези повтарящи се движения елиминират триенето между болта и свързаните части. В крайна сметка вибрациите ще накарат болта да се "разхлаби" върху резбите и съединението ще загуби сцеплението си.

вграждане

Инженерите, които проектират и разработват напрежението на болта, позволяват период на пробиване, загуба на предварително натоварване, по време на който болтът се разхлабва в стегнатост.

Това разхлабване се дължи на захващане между главата на болта и/или гайката, резбите и свързващите повърхности на свързаните части и може да възникне както в меки материали, като композити, така и в твърди полирани метали.

Ако съединението не е проектирано правилно или ако болтът не е на определеното напрежение в началото, вграждането на съединението може да причини загуба на сила на затягане и необходимата минимална сила на затягане не се постига.

Има микроскопични неравности между повърхностите на ставите и неравностите ще бъдат смачкани и трайно пластично деформирани под действието на силата на предварително затягане на болта след затягане, така че дължината на затягане на болта ще бъде намалена и накрая предварителното затягане силата на болта ще намалее.

Пълзене на уплътнението и термично разширение

Много болтови съединения включват тънко, меко уплътнение между главата на болта и повърхността на съединението, за да уплътни съединението срещу изтичане на газ или течност. Самата шайба също действа като пружина, отскачайки под натиска на болта и свързващите повърхности.

С течение на времето, особено в близост до високи температури или корозивни химикали, уплътнението може да "пълзи", което означава, че губи своята еластичност, което води до загуба на сила на затягане.

Ако болтовете и съединенията са направени от различни материали, бързото разширяване или свиване на материала на болта поради бързи промени в околната среда или прекомерни температурни разлики поради индустриални циклични процеси може да доведе до разхлабване на болтовете.

шок

Удар - По-големите ударни натоварвания надвишават силата на триене, когато болтът е предварително натоварен, което води до приплъзване.

Динамични или променливи натоварвания от машини, генератори, вятърни турбини и т.н. могат да причинят механични удари - сили на удар, приложени към болт или съединение - което кара болтовете да се плъзгат един спрямо друг.

Подобно на вибрациите, това приплъзване може в крайна сметка да доведе до разхлабване на болта. Дори ударът често не се счита за толкова голямо натоварване при проектирането на ставни връзки.

Какво е предварително зареждане?

Термин, който има много значения в инженерството. Единият е напрежението (натоварването), развито от закопчалката, когато е първоначално затегнато. Когато болтът е опънат, компонентите между болта и гайката се компресират, увеличавайки така нареченото натоварване на затягане, докато процесът на затягане приключи.

Опасности от разхлабени болтове

Теч на фланец

Роторът на вентилатора е отделен от гондолата

Болтовете за свързване на вибрациите на корабния двигател падат

Вибрационните свързващи болтове на двигателя на кораба паднаха и се претърколиха заедно с кораба, причинявайки допълнителни щети на оборудването.

В болтова връзка затягането на гайката всъщност удължава болта, като издърпване на пружина. Тази сила на издърпване или напрежение създава противоположна сила на затягане, като държи двете части на свързаното парче плътно една към друга.

Ако болтът е разхлабен, силата на затягане ще бъде отслабена.

Разхлабените болтове са повече от просто главоболие. Ако съединенията не се затегнат бързо, може да започне да изтича течност или газ, да се счупят болтове, да се повреди оборудването или да възникне катастрофален инцидент.

напълно заредена ракета носител

болтови релси

„Най-доброто предотвратяване на разхлабването е да се гарантира, че силата на предварително затягане е достатъчна, за да предотврати проблеми като приплъзване и отваряне на съединението“

От горния анализ може да се види, че има три причини за разхлабване поради недостатъчна или намалена сила на предварително затягане. Следователно е необходим специален контрол на силата на предварително затягане на болтовете, за да се контролира рискът от разхлабване.

Докато силата на предварително затягане е достатъчна, за да отговори на изискванията, докато дължината на затягане не е твърде къса (като lk По-голямо или равно на 3d), дори ако има определено вибрационно натоварване, болтът обикновено ще не се разхлабва.

Комбинацията от добър дизайн на болтови съединения, правилно развитие на силата на затягане и правилни блокировки на болтовете може надеждно да осигури болтовите съединения, за да отговори на многото предизвикателства при разхлабване, представени тук.

Добрата болтова връзка ще бъде проектирана с правилния размер и тип болтове и гайки и ще посочи оптималното напрежение за постигане на силата на затягане, необходима за поддържане на целостта на връзката.

Правилната сила на затягане в приложение изисква правилното ниво на напрежение (предварително натоварване) във всеки болт, за да се поддържа на това ниво през целия му експлоатационен живот.

Ето защо е много важно да поддържате правилно напрежение на болтовете. Ултразвуковите вълни могат да се използват за измерване на аксиалната сила на болтовете по време на проектирането, за да се гарантира, че силата на предварително затягане на болтовете отговаря на проектните изисквания.