Усукани-тип на срязване-болтове с висока якост

Тип на усукване-срязваневисоко{0}}здрави болтове са ключови крепежни елементи, които обикновено се използват в структурни връзки. Този документ предоставя подробно въведение и систематичен анализ на тяхната структура, основна производителност и инженерни приложения: първо разработва основната им структура и принцип на работа, след това се задълбочава в техните високо-якостни характеристики, сеизмични характеристики и типични приложения в областта на инженерството и накрая предлага бъдещи насоки за развитие на такива болтове, за да предостави справка за съответните изследвания и практика.

Ключови думи: Усукани-тип на срязване-болтове с висока якост; структурни връзки; механични свойства; инженерни приложения; посоки на развитие

1. Въведение

Като най-основните крепежни елементи в областта на механиката и строителството, болтовете се използват широко в свързващи възли на различни конструкции. Усукани-срязващи се болтове с висока-якост са ефективни свързващи компоненти, разработени на базата на традиционните болтове. С основните предимства на „контролируем монтажен въртящ момент, висока надеждност на връзката, висока якост и отлични сеизмични характеристики“, те се превърнаха в основен метод за свързване в области като стоманени конструкции и тежки машини и получиха значително внимание в инженерната практика и академичните изследвания през последните години. Този документ систематично сортира структурните характеристики, основните показатели и сценариите на приложение на усукващи-тип срязване-болтове с висока якост, изяснява техническите им предимства и анализира бъдещи изследователски посоки в комбинация с нуждите за развитие на индустрията, предоставяйки теоретична подкрепа за техните по-широки инженерни приложения.

2. Структура и принцип на работа на усукващи-срязващи се болтове с висока-якост

Основните компоненти на болтовете с висока-якост на усукване-на срязване включват тялото на болта, гайката и шайбата. Съществената разлика между тяхната структура и традиционните високоякостни болтове се крие вспециален усукан-срязващ прорез в края на тялото на болта-вместо „множество усукани-срязващи части“. Този прорез е слабо звено, свързващо главата на болта и стеблото, и якостта на напречното му-сечение е прецизно проектирана, за да съответства на момента на предварително-затягане на болта.

Принципът му на работа е разделен на два етапа: „монтиране и затягане“ и „поемане-на натоварване“. По време на монтажа се използва специален динамометричен ключ за затягане на главата на болта и главата с вътрешен шестоъгълник в края и силата на предварително затягане се генерира чрез прилагане на въртящ момент към болта. Когато въртящият момент достигне проектния праг, крайният усукван-срязващ прорез ще бъде отрязан по протежение на предварително определеното напречно-сечение. Понастоящем силата на предварително-затягане на болта просто отговаря на изискванията на спецификацията, реализирайки прецизно затягане на „контрол на въртящия момент чрез срязване“ и избягвайки проблемите с недостатъчна сила на предварително-затягане или претоварване, причинено от неточно управление на въртящия момент на традиционните болтове. В етапа-поемане на товара болтът прави свързаните части плътно прилепнали чрез силата на предварително{11}}затягане на стеблото, предава силата на срязване чрез триене между свързаните части, а самата опашка може да помогне за поемането на част от натоварването на срязване, образувайки съвместен лагерен механизъм за „триене-срязване“, което значително подобрява надеждността на връзката.

3. Ефективност на усукващи-срязващи се болтове с висока-якост

3.1 Висока-ефективност на якост

Усукващите-болтове с висока-якост на срязване обикновено са изработени от високо-качествена легирана структурна стомана като 42CrMoA. След топлинна обработка на закаляване и темпериране (закаляване + темпериране при висока -температура), тяхната степен на якост обикновено достига степен 10.9 или по-висока, а продуктите, използвани в някои специални сценарии, могат да достигнат степен 12.9. Тяхната якост на опън е не по-малка от 1000MPa, а якостта им на срязване е 1,5-2 пъти по-голяма от тази на обикновените болтове от клас 8.8, което може ефективно да отговори на нуждите на сценарии за свързване с високо-натоварване, като стоманени конструкции на греди-колонни съединения и мостови стоманени кутийни греди. В сравнение с традиционните високо{16}}здрави болтове, тяхното предимство се крие не само в здравината на материала, но и в стабилността на лагера, осигурена от „прецизния контрол на-силата на предварително затягане“-избягвайки проблема с частично претоварване на болта и частична повреда на болта, причинени от дискретна сила на предварително затягане.

3.2 Сеизмично представяне

Сеизмичното предимство на усукващи-срязващи се болтове с висока-якост произтича от характеристиките на „прецизно предварително-затягане + гъвкав лагер“: от една страна, прецизната предварително-сила на затягане поддържа свързаните части плътно поставени. Дори под действието на сеизмични циклични натоварвания, силата на срязване може да бъде ефективно предадена чрез триенето на контактната повърхност, намалявайки деформацията на срязване на самия болт; от друга страна, обработката за закаляване и темпериране на тялото на болта му придава както висока якост, така и добра издръжливост. При ударно натоварване, генерирано от земетресения, той може да абсорбира енергия чрез лека еластична деформация, за да избегне крехко счупване. Съответните данни от тестове показват, че съединенията на стоманени конструкции, използващи болтове с висока-якост на усукване-на срязване, нямат очевидни повреди при чести земетресения и само лека пластична деформация на болтовете възниква при редки земетресения. Цялостното сеизмично представяне на фугите е подобрено с повече от 30% в сравнение с традиционните болтови връзки, което може ефективно да намали концентрацията на структурно напрежение и да гарантира цялостната сеизмична безопасност на конструкцията.

4. Приложения на усукващи-срязващи болтове с висока-якост

С предимствата си на прецизно затягане, висока якост и сеизмична устойчивост, болтовете с висока якост на усукване-срязване тип-се превърнаха в предпочитани крепежни елементи в области, изискващи висока надеждност на връзката. Типичните сценарии за приложение включват:

Изграждане на стоманени конструкции: като греди-колонни съединения на стоманени рамки на високи-сгради, връзки на кранови греди на цехове за стоманени конструкции и възлови връзки на-пространствени конструкции с голям-обхват, осигуряващи стабилност на конструкцията при натоварвания от вятър и сеизмични натоварвания;

Инженеринг на мостове: използва се за снаждане на стоманени греди, връзки между мостови опори и носещи греди и възли на стоманени конструкции на мостови кули с въжени{0}}остани, адаптиране към сложните сили на мостовете при динамични натоварвания на превозни средства и температурни промени;

Тежки машини: като рамкови връзки на минни машини, фланцови връзки на кули на оборудване за вятърна енергия и връзки-носещи конструкции на металургично оборудване, носещи високи натоварвания и вибрационни натоварвания;

Железопътен транзит: включително железопътни стоманени мостове и опорни връзки от стоманена конструкция на градския железопътен транзит, отговарящи на строгите изисквания на железопътната система за точност и издръжливост на връзката.

Трябва да се отбележи, че такива болтове не са подходящи за дълготрайни-високи-температури (над 300 градуса) или силни корозионни среди. Ако трябва да се използват в такива сценарии, трябва да се използват допълнителни повърхностни анти{4}}корозионни обработки (като Dacromet, цинкова инфилтрация и др.) и устойчиви на температура-сплави.

5. Насоки за развитие на болтове с висока-сила на усукване{1}}на срязване

5.1 Проучване за подобряване на материалите

В бъдеще трябва да се съсредоточи върху разработването на два вида материали: единият е „ултра{0}}високоякостни и-устойчиви на корозия сплави“. Комбинирайки технология за микролегиране и процеси на повърхностна обработка, якостта е увеличена до степен 14.9 на базата на съществуващата степен 12.9. В същото време устойчивостта на корозия в морска атмосфера и промишлени корозионни среди се подобрява чрез добавяне на хром, никелови елементи или чрез приемане на технология за покритие без -хром; вторият е „олекотени материали“, изследващ приложението на титанови сплави и високо{6}}неръждаема стомана в усукващи-срязващи се болтове, за да отговори на нуждите на леки и високо-чистоти сценарии като космическо и медицинско оборудване.

5.2 Структурна и процесна оптимизация

Указанията за структурна оптимизация включват: проектиране на променливи напречни-сечения при усукване-срязване, за да се направи консумацията на енергия на болтовете по-равномерна по време на монтаж и срязване, като допълнително се подобрява точността на контрола на силата на предварително-затягане; разработване на интегриран дизайн със „структура против-разхлабване“, интегриране на шайби против-разхлабване в края наболтовеза адаптиране към механични сценарии с чести вибрации. Оптимизирането на процеса се фокусира върху комбинацията от технология за формоване на студена глава и процес на термична обработка. Чрез прецизно контролиране на деформацията на студената глава за намаляване на вътрешното напрежение на материала, комбинирано със сегментирано охлаждане и темпериране, еднаквостта на работата на болта се подобрява и процентът на скрап в производствения процес се намалява.

5.3 Подобряване на числената симулация и тестовата система

С помощта на технологията за анализ на крайните елементи (FEA) установете числен модел на пълен-жизнен цикъл на болтовете от „монтиране и срязване“ до „носене-натоварване“, симулирайте закона за влошаване на производителността на болтовете при различни температури и корозионни среди и осигурете теоретична основа за избор в специални сценарии; в същото време подобрете системата за тестови изследвания. В допълнение към конвенционалните тестове за опън и срязване, добавете „тестове за издръжливост на умора“ и „тестове за-съединяване на корозия“ и установете метод за оценка на живота на болтовете, базиран на теорията за надеждността, нарушавайки настоящото ограничение за разчитане на емпирични данни и предоставяйки повече научна техническа подкрепа за инженерни приложения.

6. Заключение

Болтовете с висока-сила на усукване{0}}на срязване-са ефективни крепежни елементи за структурна връзка, интегриращи „прецизно затягане, висока якост и висока сеизмична устойчивост“. Тяхното основно предимство е да постигнат прецизен контрол на силата на предварително-затягане чрез специална усукваща-срязваща структура, решавайки ключовите болни точки на традиционните болтови връзки. Понастоящем те се използват широко в области като строителство, мостове и тежки машини, превръщайки се в основни компоненти за осигуряване на връзки с високо-натоварване и висока-надеждност.

В бъдеще основните насоки на развитие на болтовете с висока якост на усукване-на срязване-ще бъдат постигането на „по-висока якост + по-добра устойчивост на корозия“ чрез надграждане на материала, подобряване на ефективността на монтажа и стабилността на лагера чрез структурна и процесна оптимизация и подобряване на системата за оценка на производителността чрез числена симулация и тестови изследвания. С пробива на тези технологии техните сценарии за приложение ще бъдат допълнително разширени до по-сурови области като морско инженерство и космическо пространство, осигурявайки по-надеждни гаранции за свързване за производство на високо- оборудване и големи инженерни конструкции.