Блог

Өндөр бат бөх чанарын болт хэрхэн ажилладаг вэ: Зорилго ба механик шинж чанар

Өндөр бат бөх чанарын болтны үндсэн зарчим: Шахах хүч ба урдчилан татах хүч

Хүчтэй болтууд нь инженерийн хэлэнд удирдлагатай анхдагч ачаалал гэж нэрлэдэг зүйлийг ашиглан бүтээцүүдийг хооронд нь холбож байдаг ба энэ нь болтыг шахах үед тодорхой хэмжээний хүчийг хэрэглэх явдал юм. Энэхүү анхдагч ачаалал нь холбогдсон хэсгүүдийг хооронд нь маш түгжээтэй дарж, тэдгээрийн хоорондох үрэлтийн хүч нь жинхэндээ холболтоор ачааллыг дамжуурахад тусалдаг. Олон тооны инженерийн судалгааны дагуу эдгээр өндөр хүчтэй холболтууд нь болтын хамгийн их хүчний ойролцоогоор 70-90 хувийг эхний татах үед ашиглах үед хамгийн сайн ажилладаг. Энэ нь гадны хүчнүүд өөр чиглэлээс нь сунгаж эхэлсэн ч холболт бат бөх байхуйц хэмжээний шахалтыг хадгалж өгдөг.

Өндөр хүчтэй болтуудын механик шинж чанар: суналтын хүч, уян хатан байдлын хүч, хатуулаг

ISO 10.9 болон 12.9 ангийн болтыг хүч чадлаар нь үзэхэд таталтын хүч нь 1,040 МPа-аас дээш байдаг бөгөөд энэ нь ердийн 830 МPа орчим таталтын хүчтэй 5-р ангийн болтуудыг давуу талтай давж гардаг. Гүүр, бусад хүнд даацын бүтээцүүдэд ASTM A490 болтуудыг илүүд үздэг. Ийм болтууд маш их стресст ачаалалд тэсвэртэй байх ёстой тул дор хаяж 150 ksi уян хатан байдлын хүчтэй байхаар үйлдвэрлэдэг. Тэдний Роквелл C хатуулагийг 33-39 хооронд тогтвортой хадгалж чаддаг нь чухал онцлог юм. Энэ нь жил эцэслэлтийн үеэр хэт их элэгдэлд өртөхгүйг хангана. Хүч ба бат бөх байдлын энэ хослол нь газар хөдлөлтийн бүсэд чухал ач холбогдолтой яагаач болт хэрэглэгдээгүй тохиолдолд суналт, задралаас зайлсхийх боломжгүй болдог. Инженерүүд энэ мэдлэгийг сайн мэддэг учраас газар хөдлөлтийн үед бүх бүтээцэд нэг л сул холбоос байх нь бүхнийг унаж задрахад хүргэдэг гэдгийг мэддэг.

Бат бөх бүтээцийн найдвартай ажиллагааны хүчин зүйлийн шаардлага

Өндөр бат бэхийн болтнууд нь хатуулаг байдал, Чарпи V хонхорын мадах чадлын утга >27 Ж-г -40°C температурт тэнцвэржүүлдэг. Энэхүү зөөлөн чанар нь дулааны цикл эсвэл гэнэт ачаалал үед хөндийн хугарлыг саатуулдаг бөгөөд салхины турбины суурь, эргэн тойронд усны түвшин дээшлэх цэгт маш чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

Болтны холболтон дахь үрэлтийн хүч: ачааллыг шилжүүлэх үр ашгийн үүрэг

Шахагдсан холболтын гулсах эсэргүүцэл нь гадаргуугийн бэлтгэл ба анхны таталтаас хамаардаг. Элсээр цохисон ган холболтууд 0.45–0.55 хоорондох үрэлтийн коэффициент (µ) -д хүрч, болтны дарагдлаас бус зөвхөн үрэлтийн замаар ачааллыг шилжүүлэх боломжийг олгодог. Зөв татсан A325 болтнууд гулсахаас сэргийлэх холболтод гулсахгүйгээр 40–50 кН/м² хазайлтын ачааллыг тэсвэрлэж чаддаг.

ASTM A325 ба ASTM A490-ийн техникийн шаардлагын жишилт бодит дэлхийн хэрэглээнд

Ашиглалтын зардлын хувьд илүү болохоор А325 болтнууд нь барилгын хүрээнүүдэд доминант байдаг, харин А490 нь жингийн харьцааны хувьд давуу талтай тул уртасган бууны хөвч, цахилгаан дамжуулах байгууламжид тохиромжтой. Хоёулаа ±5% урьдчилсан ачааллын нарийвчлалд хүрэхийн тулд калибрандажийн таталтын хэрэгсэл шаардлагатай.

Давхар ачааллын багтаамж ба урт хугацааны бүтцийн бүрэн бүтэн байдал

Өндөр хүчтэй болтнууд сталь бүтэц дэх ачааллын тараалтыг хэрхэн сайжруулах вэ

Ачааллыг үр дүнтэй тараах асуудалд өндөр бат бэхийн болтнууд нь холбогдож буй деталь бүрийн дагуу шахах даралтыг жигд тараадаг, удирдлагатай анхдагч хүчийг ашигладаг. Ердийн болтууд зүгээр л огтлолын эсэргүүцэлд тулгуурладаг бол өндөр бат бэхийн болтууд нь хүчний чиглэл өөрчлөгдөх үед ч гэсэн цахилгаан хавтангуудын хооронд сайн үрэлтийг хадгалж, системийг тогтвортой байлгадаг. Энэ ялгаа нь маш их бөгөөд инженерүүдийн мэдээгээр ийм болтуудыг техникийн шаардлагаар зөв татаж тогтоосон тохиолдолд ачааллын хуваарилалт 40 хувийн сайжралтай байдаг. Энэ нь холболтын цэгт хугацаа өнгөрөх тутам үүсдэг аюултай стрессийн цэгүүдийг зогсооход тусалдаг.

Туршлагын судалгаа: Өндөр бат бэхийн болт ашигласан олон хөндийн гүүрийн ачааллын багтаамжийн шинжилгээ

2023 онд Лейквэйн гүүрний шинэчлэлтийн талаар хийсэн судалгаа нь өндөр бат бөх чанарын болтнууд хэрхэн нарийн төвөгтэй ачааллын нөхцөлд туслахыг харуулсан. Инженерүүд ойролцоогоор мянган ердийн болтыг ASTM A490-ийн болтуудаар солиход, гүүр нь квадрат метр тутамд 850 килоньютон хүртэлх салхины хүчийг тэсвэрлэж чадсан бөгөөд энэ нь анхны загварынхаа төлөвлөгөөний хязгаараас 62 хувиар илүү юм. Машины жин, хөдөлгөөний тогтмол ачаалал дор нэг жилийн турш ч эдгээр сайжруулсан болттой холболтуудын хэлбэр бараг өөрчлөгдөөгүй үлдсэн. Ийм гайхалтай ажиллагаа нь аюулгүй байдлын заагийг хамгийн их байлгах шаардлагатай чухал бүтээцүүд дээр ажиллах үед тэдгээрийг ялангуяа үнэ цэнэтэй болгодог.

Өгөгдлийн харьцуулалт: Стандарт болон өндөр бат бөх чанарын болтуудын стрессийн туршилтанд задрах зааг

Урдчилан татах үйлчлэлийн урт хугацааны бүтцийн бүхэл бүтэн байдлыг хадгалах үүрэг

Урьдчилан даацлах хүчийг техникийн шаардлага дагуу байлгах нь материалын чангарлын түвшин цаг хугацаатай нь холбоотойгоор буурах, температур эсвэл чийгшилтийн өөрчлөлттэй салбардах зэрэг тохиолдолд автоматаар тохируулга хийдэг байлдах систем шиг үйлчилдэг. Онгоцны барилга эсвэл гүүрийн тусгайлан тохируулсан өндөр бат бөх болтыг авч үзэхэд судалгааны үр дүнгээр ийм холболтууд арван жилийн турш талбайд байрласны дараа ч анхны чангарлын ойролцоогоор 92%-ийг хадгалж чадаж байгаа бол ердийн болтуудын хувьд энэ хэмжээ зөвхөн ойролцоогоор 67% хүрнэ. Энэ зөрүү нь чухал учир нь чанга барьж байгаа холболт нь холбогчид ус нэвтрэхээс сэргийлж, деталиудын хоорондох жижиг хөдөлгөөнийг зогсоож, эд анги бүрийг удаан тутамд элэгдэлд оруулахаас сэргийлдэг. Инженерүүд урт хугацааны бүтцийн бат бөх байдлыг үнэлэхдээ эдгээр урьдчилан даацлах хүчийг хадгалах нь маш чухал юм.

Шийдэмтгий бүтэц дэхь хэлбэлзэл ба динамик ачааллын эсэргүүцэл

Цикл ачаалал дор өндөр бат бөх болтууд яагаад ердийн холбох хэрэгслээс илүү сайн ажилладаг вэ

Тогтвортой бус орчинд тасралтгүй хөдөлгөөнтэй байдаг үед хүчтэй болтнууд нь суналтын хүчний эсэргүүцэл болон хугацааны турш даавуулагдах чадварын хувьд зохистой тэнцвэрийг бий болгодог тул онцлог ялгардаг. Ердийн болтнууд ойролцоогоор 50 мянган даарчиллын дараа жижигхэн трещинууд үүсдэг бол хүчтэй болтнууд дор хаяж 150 ksi-ийн уян хатан байдлын хүч болон хугарахаас өмнөх релаксацийг сайжруулсан хяналтаар илүү найдвартай байдлаар хадгалагддаг. Тэдгээр нь яагаад ийм сайн ажилладаг вэ? Нууц нь бор, хром зэрэг тусгай элементүүдийг үйлдвэрлэлийн үе шатанд нэмж оруулахад оршино. Эдгээр элементүүд нь металл доторх бага хэмжээний бүтцийг сайжруулдаг бөгөөд ингэснээр хэлбэлзэл нэг цэгт хуримтлагдах, стрессийг цугларуулах, урьдчилан таамаглашгүй газраас муудах магадлалыг ихэд багасгадаг.

Хөдөлгөөнгийн эсэргүүцэл чухал байдаг гүүр, өндөр барилга дахь хэрэглээ

Өндөр хүчтэй болтынууд Сан-Франциско хотын барилгыг газар хөдлөлтөөс илүү аюулгүй болгох ажилд ихээхэн нөлөө үзүүлсэн. Туршилтаар эдгээр болтууд симуляци хийсэн газар хөдлөлтийн үед хуучин бэхэлгээний арга замаас ойролцоогоор 30-35% бага холбогч хөдөлгөөнтэй байдгийг харуулсан. Тэдгээрийг ийм үр дүнтэй болгож буй зүйл бол тогтмол шахалт үзүүлэх чадвар юм. Энэ нь утаслагатай гүүрнүүдийн коррозийн асуудлыг үүсгэдэг жижиг метал ба металын хоорондын хөдөлгөөнийг зогсоодог. Энэ нь 2023 онд Алтан Хорооны гүүрийг сайжруулах үед ялангуяа чухал байсан. Дээшээ харвал, өндөр барилгашууд мөн энэ технологийн үр дүнг ашиглах боломжтой. Нийтлэг Тайпеи 101 цамхаг нь жинхэнэ Грейд 10.9 болтуудыг өөрийн томоохон шингээгч системд ашигладаг. Эдгээр тусгай болтууд буряны шуурга үед ч барилгыг хөдөлгөж эхэлсэн ч ойролцоогоор 35 килоньютон метр хүртэлх эргэлтийн хүчийг даах чадвартай. Инженерчид ийм хэт ер бусын нөхцөл байдлаар тэдгээрийн найдвартай байдлыг маш ихэд таатай цаашлуулдаг.

Хатуулаг болон хугарах чанарыг тэнцвэржүүлэх: Газар хөдлөлийн бүсэд ашиглахад анхаарах зүйлс

Аляска дахь хоолойн шугамын тулгуурт, инженерүүд нь минус 30 градус Цельсийн температурт туршихад дор хаяж 27 Жоуль Чарпи V-хэлбэрээр тасралтын тэсвэрт чанар бүхий ASTM A490 болтыг ихэвчлэн сонгодог. Эдгээр шаардлагууд нь хоолойн шугам хүнд ринжээр ачаалагдахад хөдөлж буй үед трещин үүсэхээс сэргийлдэг. Нөгөө талаар Тихийн далайн эсрэг Япон улсын архитекторууд өндөр барилгын ажилд сайжруулсан A325 болтыг ашиглаж эхэлсэн. Эдгээр онцгой болтууд ойролцоогоор 120 ksi хэмжээний суналтын бат бөх чанартай боловч тасрахаас өмнө 15 хувь хүртэл сунах чадвартай байдаг тул газар хөдлөх үед энерги илүү сайн шингээж, гэнэт хугарахаас сэргийлдэг. Энэ нь суурь тусгаарлагч системд маш чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Хүчтэй газар хөдлөлт (магнитуд 7 ба түүнээс дээш) гарах үед болтууд ±300 мм хооронд урагш, дарашилж хөдлөх хөдөлгөөнийг даах ёстой. Мөн анхны тохируулгын дор хаяж 75 хувь дахин даах чадвартай байх ёстой. Ийм байдлаар зөв тохируулга хийгдсэн тохиолдолд барилга аюулгүй хөдөлж, задрахгүй байх боломжтой.

Үрэлтийн төрлийн болон тулгуур төрлийн өндөр бат бэхий савалт холболтууд

Үрэлтийн төрөл болон тулгуур төрлийн өндөр бат бэхий савалт холболтуудын гол ялгаа

Үрэлтийн холболт нь материалуудын хоорондох хүрэх гадаргуун дээр үрэлтийг үүсгэх зорилгоор шахах даралтыг ашигладаг бөгөөд энэ нь их ачаалал өгөгдсөн ч гэсэн гулсахаас сэргийлдэг. Тулгуур төрлийн холболт нь эсрэгээрээ, савалтнууд нүхний ирмэгт хүртэл зарим бага хэмжээний хөдөлгөөн гарахыг зөвшөөрдөг. Олон тооны инженерийн тайлангийн мэдээгээр үзэхэд үрэлтийн холболтод хангалттай налуугийг хангахын тулд савалтын уян хатан байдлын хязгаарт 70% орчимд хүрэх анхдагч татах хүч шаардлагатай байдаг. Харин тулгуур төрлийн холболт нь савалтны хажуу чиглэлд үзүүлэх бат бэхийг илүү ихээр анхаарч, A325 болон A490 зэрэг барилгын төслүүдэд ердийн шаарддаг ASTМ стандартад заасан шаардлагуудад нийцүүлэн ажилладаг.

Ган бүтээцэд татах болон хазайлтын ачааллын дорх ажиллагааны харьцуулалт

Харимхайн ачаалалтай ажиллах үед үрэлтийн төрлийн холболтууд нь хүрээлэн буй гадаргууд дээрх стрессийг тараах чадвартай тул уналтын эсрэг илүү сайн тэсвэрлэдэг. Энэ нь бүтцийн бүтэн байдлыг хамгийн ихээр шаарддаг, жишээ нь, далан зуух зэрэг зүйлсийн хувьд маш чухал болдог. Өнгөрсөн жилийн цайрсан байгууламжийн туршилтуудын дагуу хөндийн төрлийн холболтууд статик ачаалал үед ойролцоогоор 18-22 хувийн илүү их руу чиглэсэн бат бэхий байдаг. Гэсэн хэдий ч суурилуулалтын үед хоёр төрлийн холболтод л нарийвчлалтай нүхний зохицуулга шаардлагатай. Сонирхолтой нь хөндийн төрлийн холболтууд үрэлтийнхээс илүү бага хэмжээний буруу байршлыг илүү сайн тэсвэрлэдэг бөгөөд газрын газар ойролцоогоор 1.5 мм хүртэлх зайг гэх ч гэсэн ажиллагаанд ихэд муугаар нөлөөлөхгүйгээр зөвшөөрдөг. Инженерүүд тодорхой барьцааны төслүүдийн хувьд аль холболтын арга нь хамгийн сайн ажиллахыг шийдэхдээ энэ тэсвэрлэх чадварыг ихэвчлэн харгалздаг.

Барьцааны төслийн шаардлагуудад үндэслэсэн сонголтын шалгуур

• Хөдөлгөөнт буюу хэлбэлзэх ачаалалтай хэрэглээнд үрэлтийн төрлийг сонгоно уу (жишээ нь: төмөр замын гүүр, газар хөдлөлтийн бүс)
• Хамгийн их харимхайн чадал шаарддаг тогтвортой ачаалалтай бүтээцэд тулгуур төрлийг сонгоно уу (жишээ нь: барилгын багана, үйлдвэрийн цэцэрлэг)
• Материалын нийцэлд анхаарлаа хандуулна уу — энэ хоёр төрлийн хувьд ASTM A354 болт, A563 гайкаа тохируулан ашиглана уу
• Удаан үйлчилгээт явцад тулгуур төрлийн холболт суналтыг илүү сайн тэсвэрлэдэг тул засвар үйлчилгээний хангалттай байдлыг харгалзана уу

Өндөр бат бэхийн болтуудын стандарт, материал, бодит амьдрал дахь давуу талууд

Гол стандартуудын танилцуулга: ISO 898-1, ASTM A325, A490, ба A354

Өндөр бат бэхийн болтуудын техникийн шаардлагууд нь хатуу олон улсын стандартуудаар тодорхойлогддог, учир нь хэн ч бүтэцэнд хэтэрч гэнэтийн эвдрэл үүсгэхийг хүсдэггүй. Жишээ нь ISO 898-1 нь рзгалтын бат бэхийг дээд зээд 1,000 МРа байх ёстой 12.9-р ангийн болтуудын механик шаардлагууд болон барилга босгоны үед газар хөдлөлтийг тэсвэрлэх чадварыг илэрхийлэх чухал уян хатан байдлын харьцааг тодорхойлоно. Солбины Америкт ихэнх хүмүүс бүтэцийн ажлынхаа хувьд одоог хүртэл ASTM A325 ба A490 стандартуудад итгэдэг. A490 болтууд нь хэрхэн ашиглахас хамааран ердийн A325 болтуудаас 20-оос 30 хувийн хүртэл илүү сайн харимхайн хүчийг тэсвэрлэдэг. Тэмтрэлтийн ядарлын асуудалд шууд хандах зориулалттай A354 BD ангийн шинэ стандарт бас бий. Энэ нь салхины турбины суурь шиг жил ийн турш салхинаас үүсэх тогтмол урагшаа, цацрахаа хөдөлгөөнд болтууд тогтмол дарамтанд өртөх тохиолдолд маш чухал.

Хүнд барилгын өндөр бат бэхийн мат, болтын ердийн материалын ангилал

Барилгын салбар нь хром, молибден, борыг агуулсан хайлш нержисийг тэдгээрийн хүч чадлын тулд ихэвчлэн итгэл найдвартай ашигладаг. Ойролцоогоор 0.25-0.55% нүүрстөрөгчийн агууламжтай дунд зэргийн нүүрстөрөгчтэй нержисийн тухай ярих үед эдгээр материалыг ихэвчлэн хөргөсний дараа дахин халааж хэрэглэснээр Е8.8 ангийн болгон авчрах бөгөөд илүү хүчтэй сонголтууд шаардлагатай тохиолдолд, жишээ нь Е12.9 тавичны хувьд үйлдвэрлэгчид хром молибдены хайлш ашиглан тусгай хатууруулах боловсролтын аргаар Роквеллын хэмжээсээр 39-44 хооронд хүртэл боловсруулдаг. Сүүлийн үед ойролцоогоор 2% зэсийг агуулсан цаг агаарт тэсвэртэй нержисний тавичнуудын хөгжил нь сонирхолтой юм. Эдгээр шинэ хувилбарууд нь коррозийн эсрэг гайхалтай үр дүнтэй бөгөөд тавичны хувьд тогтмол цайрлах хальс бүхий тавичтай харьцуулахад далайн эрэг дээр ашиглах үед рүхтэхээс өмнө ойролцоогоор 38% илүү хугацаа амьдардаг гэдгийг судалгаа харуулж байна. Далайн давсны агаар металл хэсгүүдэд ихээхэн асуудал учруулдаг газруудад энэ нь маш том ач холбогдолтой сайжруулалт юм.

Өндөр бат бэхийн түлхүүр болон болтны нийцэлтийг хангаж, ашиглалтын үзүүлэлтийг сайжруулах

Голчийн бүтээн байгуулалт дахь болтны эртний гэмтлийн 23% нь тохироогүй деталуудаас үүдэлтэй. Зөв хослолыг сонгохдоо дараах зүйлийг анхаарна:

• Бат бэхийн зэрэглэлийг ижилсүүлэх (жишээ нь, 10.9 болтныг 10-р зэрэглэлийн түлхүүртэй хослуулах)
• Хатуулагийн түвшинг зохицуулах (түлхүүрийн хатуулаг нь болтны хатуулагийг 20–30 HB-аар давах ёсгүй)
• Гэрлийн нарийвчлалын ижил түвшин (ерөнхий зориулалтад ISO 1A/1B, нарийвчилсан холболтод ISO 2A/2B)

Орчин үеийн барилга дахь урт хугацааны зардал хэмнэлт, найдвартай ажиллагаа болон тэгш хандлагатай байдал

Өндөр бат бэхийн болтнууд анхдагчаар ердийн холбох хэрэгслээс 40–60% илүү үнэтэй ч цахилгаан эргэлтийн нийт зардлыг бууруулдаг:

2025 оны Цайрлуулсан ганы инициатив нь харьцангуй альтернативуудтай харьцуулахад ундаргын төслүүдэд километр тутамд 19 тонногoor багасгасан нөхцөлдөлт нүүрстөрөгчтэй, 85% цайрлуулсан ган агуулсан өндөр бат бөх болтыг харуулж байна.