Вибрация в болтовом соединении

Ослабление резьбового крепления — общая проблема при эксплуатации, где присутствует вибрация. Существуют различные типы болтов и винтов, а также используемые с ними метизные изделия, такие как гроверная шайба в купе с адгезионными средствами, способных противостоять ослаблению крепления.

Когда болты или винты затянуты должным образом, они фактически несильно деформируются. Когда метиз растягивается, он действует подобно жесткой винтовой пружине, которая постоянно тащит соединенные поверхности применяемых изделий. При воздействии вибрации болты не потеряют свои свойства, если упругость этой винтовой пружины будет отвечать соответствующим требованиям.

Доктор Роберт Гук — это ученый, живший в 17 веке, в честь которого назван закон Гука об эластичности.

Сила упругости, возникающая в теле при его деформации, растяжения или сжатия, пропорциональна абсолютному удлинению тела.

Fупр=k ΔL

Fупр - сила, которой растягивают (сжимают) тело, Н

k — коэффициент жесткости (или упругости), Н/м

ΔL — абсолютное удлинение (сжатие) тела, м

Закон Гука является основополагающим в технологии применения болтов. Условное напряжение болта возрастает с возникновением крутящего момента. Растяжение или сжатие болта растет прямо пропорционально интенсивности нагрузки. Закон Гука выполняется только при малых деформациях, а значит актуален при деформациях метизов.

В пространстве между опорной поверхностью нижней стороны головки гайки или другим элементом сборки, имеющим резьбовое соединение, куда болт ввинчивается, возникает растяжение крепежа.

В стальных болтах и винтах это растяжение составляет примерно 0,001 см на каждый см длины между опорными поверхностями болта и гайки при применении силы 20 684 Н на 1 кв.см. Иными словами, деформация составит 0,1% от длины изделия при воздействии силы, равной 20,68 кН на 1 кв.см.

Если оба конца соединения доступны для измерения, то один из самых точных способов определить оптимальное натяжение болта, это тщательно замерить его длину сначала перед установкой и затем после эксплуатации. Когда расстояние между опорными поверхностями и величина нагрузки известны, требуемое расстояние легко рассчитать.

Когда короткие болты или винты используются для сборки элементов в конструкции, подверженной вибрации, очень сложно устранить проблему потери узлом стабильности. Постоянное добавление различных шайб или адгезионных средств не остановит этот процесс. Решение — применение более длинных болтов или винтов насколько это возможно, таким образом, позволяя поддерживать соединение прочным.

Если один и тот же крутящий момент применяется к идентичным во всем кроме длины, болтам, тот, что короче быстрее потеряет прочность, чем более длинный. В этом суть закона Гука.

Чтобы конструкция имела преимущество, короткие болты или винты, постоянно теряющие прочность, можно удлинить за счет установки закаленной втулки в резьбовое отверстие перед ввинчиванием.

Удлинение болта или винта — невероятно простой способ остановить потерю прочности при вибрации в различных применениях. Утверждение применяется строителями, понимающих роль закона Гука в технологиях.