Фрикционные соединения
Вопросы соединения и сопряжения конструкций всегда остаются одними из самых важных. Узлы — это самые уязвимые места, которые больше остальных подвержены промерзанию, коррозии, разрушению.
В отличие от сварных соединений, фрикционные менее трудозатратны, при этом могут похвастаться высокой несущей способностью. Такие характеристики достигаются за счет использования силы трения в соединениях.
В целом все болтовые соединения можно разделить на две группы:
- несдивгоустойчивые соединения, в которых применяются обычные болты (нормальной, повышенной или грубой точности). В таких соединениях усилие затяжки не нормируется, а при расчетах оценивают внутренние напряжения от смятие, растяжения и среза. Силы трения не учитываются;
- сдвигоустойчивые или фрикционные соединения, в которых внешнему воздействию противостоит сила трения, которая возникает в плоскости контакта поверхностей.
Трение достигается за счет предварительного натяжения болтов. В таких соединениях используют метизы. Фрикционные соединения могут быть разделены на две подгруппы, собственно фрикционные и фрикционно-срезные.
Существенным недостатком фрикционных соединений является их высокая стоимость, которая может быть компенсирована уменьшением сварных швов.
Сферой применения фрикционных соединений являются промышленные объекты, транспортные сооружения (мосты, краны), а также решетчатые конструкции, которые будут подвержены вибрациями динамическим воздействиям.
Чтобы достичь нужной расчетной силы трения, поверхности должны иметь шероховатость. Это шероховатость достигается различными обработками (например, абразивной или газопламенной), а также нанесением специальных покрытий. Коэффициент трения зависит от вида обработки и принимается по таблице, к примеру, для дробеметной обработки он равен 0,38, а для кварцевания 0,35.
При фрикционном соединении на чертежах обязательно должна быть указана шероховатость и тип обработки поверхности. Самой дешевой и простой является пескоструйная обработка, газопламенная обработка сложнее, в ней используется кислородно-ацетиленовое пламя. Такая обработки подходит для тонких деталей толщиной менее 5 мм.
Рисунок 1. Рисунок 1. Расчет высокопрочных болтов. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Особенности работы и расчета фрикционных соединений на высокопрочных болтах.
При расчете фрикционного соединения главной особенностью является зависимость от сил трения. Величина трения определяется натяжением болта и коэффициентом трения.
Высокопрочные болты изготавливаются из легированной стали, которая обладает хорошей прокаливаемостью.
Рассмотрим ключевые положения расчета:
- осевое усилия натяжения определяют как произведение 0,7 расчетного сопротивления растяжению высокопрочного болта на площадь сечения болта;
- диаметр болта должен быть не менее самого толстого из соединяемых элементов, а площади накладок не менее площади перекрываемых ими элементов;
- расчетное усилие определяется как отношение расчетного сопротивления, умноженного на площадь болта, умноженного на коэффициент условий работы и коэффициент трения к коэффициенту надежности соединения;
- количество болтов определяется как отношение продольной силы к произведению расчетного усилия на количество поверхностей трения на коэффициент условий работы.
Рисунок 2. Фрикционные соединения. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Для того чтобы контролировать натяжение болта, при монтаже используют специальные динамометрические ключи с функцией контроля крутящего момента либо тарированный гайковерт, который контролирует угол поворота гайки.
При расчете фрикционного соединения будут важны такие исходные данные как способ обработки поверхности, тип болтов, расчетное сопротивление, диаметр отверстий и диаметр болтов, способ регулирования натяжения. Найдя расчетное усилие, мы определяем требуемое количество болтов и проверяем получившееся соединение на срез, смятие и растяжение. Фрикционные соединения одни из самых надежных, поскольку сцепление поверхностей обеспечивается силами трения.
