Wrijvingsverbindingen op bouten met hoge sterkte

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-17 19:03

Wrijvingsverbindingen hebben een hoog draagvermogen en zijn minder arbeidsintensief dan lasverbindingen. Hierdoor worden ze veel gebruikt bij de productie van metalen constructies. Het verkrijgen van de nodige wrijvingskrachten in de verbinding wordt op verschillende manieren bereikt - gritstralen en vlambehandeling, evenals het gebruik van lijmsamenstellingen.

Beschrijving en toepassing

In de machinebouw zijn er 2 soorten boutverbindingen, afhankelijk van de aard van de krachtoverdracht daarin:

• Afschuifbestendig. Meestal zijn ze ontworpen op grove, normale en verhoogde nauwkeurigheid (zelden hoge sterkte). De spankracht wordt niet gecontroleerd. Berekeningen houden rekening met interne trek-, druk- en schuifspanningen, maar houden geen rekening met wrijvingskrachten.
• Wrijving (afschuifbestendig). De uitwendige kracht wordt tegengewerkt door de wrijvingskrachten die ontstaan in de contactvlakken van de te verbinden delen. De wrijving is te wijten aan de voorspanning van de bevestigingsbouten, die maximaal zou moeten zijn. Daarom is in dergelijke verbindingen hoogwaardige hardware met thermischeverwerking.

Het laatste type is onderverdeeld in 2 subcategorieën: wrijvings- en wrijvings-afschuifverbindingen, waarbij het ene deel van de krachten wordt overgebracht door wrijving en het andere door verbrijzeling.

Het nadeel van deze verbindingen zijn de hoge kosten van bevestigingsmiddelen. Aan de andere kant verbetert het gebruik van wrijvingsverbindingen op bouten met hoge sterkte de betrouwbaarheid en vermindert het aantal veldlassen. Dienovereenkomstig wordt de complexiteit van de montage bijna 3 keer verminderd. Dit type verbinding wordt gebruikt bij de constructie van industriële gebouwen, bij de constructie van bruggen, kranen en andere vakwerkconstructies die trillingen of dynamische belastingen ervaren.

Veelbelovende richtingen bij de ontwikkeling van deze constructieve oplossing zijn het gebruik van verwijderbare conserveringscoatings en het gebruik van "blok" fabricagetechnologie, wanneer de montage en het schilderen van vergrote eenheden in de fabriek wordt uitgevoerd, en alleen de uiteindelijke installatie gebeurt op de bouwplaats.

Ruwheidsfactor

De vereiste oppervlakteruwheid, die de berekende wrijvingskracht levert, wordt bereikt door schurende, vlambehandeling van pasvlakken of door het gebruik van speciale coatings. De wrijvingscoëfficiënt voor berekeningen is ontleend aan de onderstaande tabel.

Verwerkingstype	Wrijvingscoëfficiënt
Geen conservering
Borsten	0, 35
Kogelstralen	0, 38
Vlam snijden	0, 42
Schiet- of zandstralen	0, 58
Kogelstralen, reiniging van beide delen, vlamverhitting tot 300°C rond de boutgaten. Warmtebehandelingsgebied - niet minder dan ringmaat	0, 61
Met latere bewaring
Eerste detail - zandstralen of stralen, conserveren met lijm. Tweede paringsdeel - geborsteld, geen verdere conservering	0, 5

Het type verwerking moet op de tekeningen worden aangegeven. De pasvlakken zijn volledig vrij van ijs, sneeuw, olie, aanslag, roest en andere verontreinigingen voordat de bouten worden gemonteerd.

Zandstralen

De volgende eisen zijn van toepassing op het reinigen van metalen constructies met wrijvingsvoegen met behulp van zandstra altechnologie:

• ruwheid van het voorbereide oppervlak - niet meer dan Ra 6, 3;
• volledige verwijdering van oxiden en roest (2e zuiveringsgraad volgens GOST 9.402-2004);
• mate van ontvetting van het oppervlak - de eerste (breuktijd van de waterfilm - meer dan 1 minuut, geen olievlekken op filterpapier);
• voorreiniging van de perslucht die de zandstraalmachine binnenkomt van olie en vocht (dit wordt minimaal 1 keer per shift gecontroleerd);het drogen van kwartszand tot een vochtgeh alte van niet meer dan 2%.

Na het zandstralen moet stof van oppervlakken worden verwijderd door lucht te blazen of af te vegen met een schone doek.

Vlambehandeling

De oxy-acetyleenvlam wordt gebruikt bij het reinigen van onderdelen met een gastoorts. Verbrandingsproducten (oxiden) worden vervolgens verwijderd met staalborstels. In dit geval kun je het metaal niet laten glanzen. Vlamreiniging kan alleen worden gebruikt voor onderdelen met een dikte van minimaal 5 mm, om thermische vervorming te voorkomen. De verwerking wordt uitgevoerd in de volgende modi:

• zuurstofdruk - 0,6 MPa, acetyleen in cilinders - 0,05 MPa;
• zuurstoftoevoer - maximaal (de kern van de vlam moet van het verwarmingsmondstuk komen, maar niet uitgaan);
• rijsnelheid toorts - 1 m/min (voor dunwandige metalen constructies 5-10 mm - 1,5-2 m/min);
• volgende pas moet de vorige 15-20 mm overlappen;
• toortshoek tot 45°.

Tijdens deze technologische operatie worden speciale branders met een brede vlam gebruikt.

Schieten en borstelen

Voor verwerking met metalen borstels (borstelen), wordt de verf van de oppervlakken verwijderd met oplosmiddelen of in een gasvlammethode. Het is onmogelijk om onderdelen tot een metaalglans te reinigen, omdat dit de vorming van de juiste wrijvingscoëfficiënt verhindert. De werkzaamheden worden uitgevoerd met behulp van een gemechaniseerde pneumatische of elektrischehulpmiddel. Resterend stof wordt verwijderd door te blazen met lucht of een haarborstel.

Voor gritstralen wordt staal of gietijzer gechipt (gehakt) geschoten met een fractie van 0,8-1,2 mm. Kogelstraalmachines gebruiken gietijzeren schot.

Coatings

Om de wrijvingskrachten in flens- en wrijvingsverbindingen te vergroten, worden ook kleefstoffen gebruikt - lijmen. Als wrijvingscoating worden samenstellingen gebruikt, waarvan het hoofdbestanddeel epoxyhars is, en als extra een verharder, oplosmiddel, versneller of isopropanol.

Het montagewerk wordt in de volgende volgorde uitgevoerd:

1. Grote structurele elementen worden gereinigd met een van de hierboven beschreven methoden, behalve gasvlam, en ook ontvet. Het tijdsinterval tussen reiniging en verlijming mag niet langer zijn dan 0,5 dag. Opslag op hetzelfde moment wordt uitgevoerd in een luchtvochtigheid van niet meer dan 80%.
2. Lijm wordt vlak voor gebruik klaargemaakt.
3. Lijmsamenstelling wordt aangebracht op het oppervlak van kleinere elementen en gevuld met siliciumcarbidepoeder van 2 mm dik, rollend met een metalen rol. Het is toegestaan om beide contactdelen met lijm te lijmen. Binnen 1-2 uur moet vers bereide lijm volledig zijn opgebruikt.
4. Verwijder overtollig poeder door het onderdeel te draaien en een paar tikken te maken.
5. Houd de tijd totdat de epoxy volledig is uitgehard.
6. De wrijvingsverbinding is gemonteerd op zeer sterke bouten.

Hardwarekwaliteit

Bevestigingsmiddelen voor wrijvingsverbindingen moeten vergezeld zijn van een kwaliteitscertificaat. Bouten, ringen en moeren worden als volgt voorbereid:

• reiniging van conserveringsvet in een alkalische oplossing (blootstelling in een container gedurende 15-20 minuten);
• drogen, blazen met perslucht;
• draadsnijden met sleutels of op een draaibank;
• minerale oliesmering;
• complete set bouten met gepaarde moeren die tijdens het hardlopen werden gebruikt;
• opslag tot montagewerkzaamheden (maximaal 10 dagen).

Berekening van wrijvingsverbinding

De belangrijkste verbindingsparameters van dit type zijn:

• wrijvingscoëfficiënt Μ op de contactvlakken, bepaald aan de hand van bovenstaande tabel, afhankelijk van het type bewerking;
• bout koppelverhouding;
• aanhaalkracht bout;
• koppel vereist om de vereiste waarde van de vorige indicator te verkrijgen.

De berekende koppelwaarde wordt gevonden door de formule:

M=K∙N∙d_{nom, waar K de koppelfactor is bepaald volgens GOST 22356-77;}

N – bout spankracht, kN;

d_{nom – de nominale diameter, mm.}

De waarde van N wordt bepaald door de formule:

N=σ_r∙S_{n∙ k,}

waarbij σ_r de treksterkte van het boutmateriaal is, N/mm^2;

S_n – dwarsdoorsnede van de bout,netto, mm^2;

k – arbeidsomstandighedencoëfficiënt (voor staalconstructies en verkeersbruggen is deze gelijk aan 1).

De kracht die wordt gegenereerd in één boutcontact wordt gevonden door de formule:

N_{1=N∙Μ/ɣ, waar ɣ de betrouwbaarheidscoëfficiënt is, geselecteerd afhankelijk van het aantal bouten in de verbinding.}

Het minimaal vereiste aantal bouten met hoge sterkte wordt als volgt bepaald:

n=P/(k∙N_{1∙s), waar P de werkende longitudinale belasting is, kN;}

s – aantal contacten in de verbinding.

Montage

De regels voor het maken van een frictieverbinding moeten voldoen aan de volgende technische vereisten:

• Voor de montage is het noodzakelijk om het oppervlak voor te bereiden met behulp van een van de bovenstaande methoden (volgens de projectdocumentatie), om oneffenheden en bramen te verwijderen die voorkomen dat de onderdelen goed passen.
• Tijdens transport en tussentijdse opslag van onderdelen moet oliën of vervuiling van voorbereide oppervlakken worden uitgesloten. Als dit niet kan worden vermeden, is een tweede reinigingsprocedure noodzakelijk.
• In de eerste fase van de montage worden de onderdelen uitgelijnd met gaten met behulp van montagepluggen.
• Monteer bouten met ringen (niet meer dan één onder de boutkop en moer), draai ze vast met moeren met 50-90% van de berekende kracht en controleer de dichtheid van de verbinding.
• Pas het berekende aanhaalmoment aan met momentsleutels.
• Breng plamuur of primer aan gemengd metcement, witte klei, krijt. Dit wordt gedaan om de verbinding af te dichten tegen vocht.

Kwaliteitscontrole

Kwaliteitscontrole wordt uitgevoerd in alle stadia van voorbereiding en montage. De resultaten van interoperationele controles worden vastgelegd in het productielogboek van de veldverbinding.

Het complex van dergelijke werken omvat de volgende bewerkingen:

• inkomende kwaliteitscontrole van grondstoffen, componenten, ingekochte producten;
• controle van de staat van het gereedschap, tarra momentsleutels;
• controle van oppervlaktereiniging en hardwarevoorbereiding;
• Controleren van de dichtheid van het aanhalen van verbindingen (met behulp van sondes);
• selectieve aandraaimomentregeling;
• drukregeling;
• testmonsters (zoals vereist door de klant van civiele werken).