Блог

Разбиране на класовете на якост на шестоъгълните болтове и изискванията за натоварване

Якост при опън и текучест при динамични и циклични натоварвания

Шестостепенните болтове в промишлените машини са изправени пред всякакви динамични и циклични натоварвания. Прочността на теглене (какво напрежение могат да понесат преди да се счупят) и силата на изтегляне (когато започнат да се деформират постоянно) играят голяма роля в това колко надеждни остават тези съединения с течение на времето. Когато болтовете се зареждат многократно, тяхната изходна сила става много важна за устойчивост на умора. Вземете болт с номинална якост около 150,000 psi в сравнение със стандартен болт от клас 5 - по-силният обикновено издържа около 30% по-дълго, преди да се провали под напрежение. Това е много важно на места с постоянни вибрации като дробилни машини, компресори и друго въртящо се оборудване. Да запазим първоначалното напрежение е от решаващо значение. Изпитванията показват, че критичните стави трябва да задържат поне 90% от първоначалното си предварително натоварване дори след 5 милиона цикъла на напрежение. Ако не се вземат предвид тези динамични натоварвания, всичко е в опасност от внезапно разхлабване или пълен провал, особено когато посоката на стреса се променя неочаквано.

Сравняване на стандартите за ключови шестоцилни болтове: SAE клас 5/8, ASTM A325/A490 и метрика 8.8/10.9/12.9

SAE-качествата остават стандартни за северноамериканското мобилно и хидравлично оборудване, докато метричните стойности доминират в световното производство на OEM. ASTM стандартите са задължителни в структурните приложения, особено когато вятърните, сеизмичните или ударните натоварвания изискват контролирана гъвкавост и предсказуемо поведение на устойчивостта.

Когато по-високата якост се окаже обратна: вибрация, релаксация и загуба на предварително натоварване в висококачествени шестостроични болтове

Високопрочните болтове като метрични 12.9 или ASTM A490 често се оказват неефективни във връзки, подложени на постоянно движение, защото не се възстановяват толкова добре след разтегляне. Тестове на трасьорни маси показват, че тези болтове клас 12.9 всъщност губят около 25% повече напрежение в сравнение с обикновените болтове клас 8.8, когато са изложени на подобни вибрации в продължение на време. Това, което се случва тук, е доста проста физика – по резбите възникват повече точки на концентрация на напрежението и има по-голяма вероятност да възникнат микроскопични повърхностни повреди между здраво стегнати части. Когато температурата многократно колебае, положението се влошава за болтовете A490, монтирани до пещи – те се релаксират около 40% по-бързо от стандартните болтове A325 при същите промени на температурата. За справяне с този хаос инженерите са намерили няколко решения. Фланцовите болтове помагат по-добро разпределяне на натоварването върху повърхностите. Нанасянето на специални фиксиращи съединения дава отлични резултати в области, където вибрациите надвишават 10 пъти в секунда. Понякога е по-разумно просто да се използват болтове со средна якост, покрити с еластични материали, вместо да се търсят максимални показатели за якост, когато най-важното е устойчивостта при постоянни движения, а не еднократна максимална сила.

Критични размерни и функционални фактори при спецификацията на шестоъгълни болтове

Стратегия за навиване: напълно срещу частично навити шестоъгълни болтове за целостта на стегването

Дълбочината, на която се навива резбата, има голямо значение за начина, по който фастоните държат заедно, и за вида на възможните повреди. Шестоъгълните болтове с пълна резба разпределяват силите на срязване равномерно по цялата дължина на вала им, което ги прави отличен избор за структурни приложения, при които се налага срязващо натоварване – например връзките в стоманените рамки на сгради. Вариантите с частична резба обаче работят по различен начин – те концентрират по-голямата част от затегащата сила в зоната точно около главата на болта и под гайката. Това всъщност помага да се предотвлят разхлабвания от вибрации в машини, които се въртят или се движат напред-назад повтаряно. Опитът показва, че трябва да има поне 1,5 пъти диаметърът на болта да бъде навит, за да се осигури правилното затегане при повтарящи се натоварвания. Така например за стандартен 12 мм болт, търсете около 18 мм дължина на навиване. Твърде дълбоко навиване в твърди материали може да доведе до проблеми с изтриване, докато недостатъчно навиване, особено в по-меки метали като алуминий, води до ранно изтегляне и губи около 30% от възможността за задържане на въртящия момент спрямо препоръчителните спецификации. Намирането на точния баланс между дължината на навиване и свойствите на материала е от решаващо значение за надеждни решения за фиксиране.

Предимства на шестостенния главен дизайн: предаване на въртящ момент, многократна употреба и достъп в тесни машинни зони

Шестостенните глави осигуряват по-добър контрол на въртящия момент и са съвместими с повечето стандартни инструменти в сравнение с кръгли или четириъгълни фиксиращи елементи. Шестте равни страни позволяват затягане и отпускане на всеки 60 градуса, което е особено важно при прецизни сглобявания на терен. Шестоъгълните болтове от клас ASTM A325 могат да се използват отново над 200 пъти, без главата да се деформира, което означава по-малко подмяна и икономия на разходи в дългосрочен план. Компактната им форма ги прави идеални за тесни пространства в сложни машинни конфигурации. Тези болтове добре се побират в предавки и други стеснени зони, където често има по-малко от 25 мм свободно пространство за ключ. Според данни от Machinery Design миналата година около 78 процента от инженерите избират шестоъгълни болтове вместо четириъгълни при модернизационни проекти. Основната причина е съвместимостта им със стандартни ключове, но също така и това, че им е необходим само ъгъл на люлеене от 40 градуса, за да достигнат труднодостъпни места за монтиране, блокирани от околните компоненти.

Съответствие със стандарти и съпоставяне на шестоъгълни болтове по приложение

Изборът на подходящия шестоъгълен болт включва оценка на типа сили, които ще действат върху него, местонахождението на монтажа и приложимите стандарти. При работа в корозивни условия, особено такива, съдържащи хлориди, използвайте неръждаема стомана 316 според стандарта ASTM A193 или ISO 3506-2. За части, подложени на постоянна вибрация, най-добри са болтове от клас 10.9 в комбинация с гайки с предварителен момент на затягане, тъй като те помагат да се предотврати разхлабването с течение на времето. За оборудване за преработка на храни са необходими материали, одобрени от FDA според 21 CFR 178.3740, както и съответствие с изискванията на NSF/ANSI 51. За строителни конструкции са задължителни болтове, сертифицирани по стандарт ASTM A325 или A490, придружени с проследими протоколи от заводски изпитвания, за да се осигури основната безопасност при земетресения и силни ветрове. Не забравяйте да проверите дълбочината на вътрешното завинтване (препоръчително е поне един път номиналния диаметър) и дали главата на болта добре се побира в зададеното пространство. Малките шестоъгълни глави лесно могат да се плъзгат на труднодостъпни места. Ако работите в различни страни или търсите по-голяма гъвкавост в доставките, търсете фиксиращи елементи, които отговарят на изискванията на ISO 898-1 за якост или следват насоките на ASME B18.2.1 за размери и поставяне.