Аннотация
В строительстве, тяжелом машиностроении и авиастроении широко используются фрикционные соединения с высокопрочными крепежными изделиями. Надежность и работоспособность конструкций с фрикционными соединениями зависит от усилия затяжки применяемого крепежа. В отечественной промышленности усилие затяжки контролируется либо по крутящему моменту, который измеряется с помощью тарированного динамометрического ключа, либо по углу поворота гайки на конечном этапе закручивания. Вышеотмеченные методы контроля усилия затяжки обладают повышенной трудоемкостью. За рубежом широко применяются фрикционные соединения с контролем усилия затяжки крепежа по деформированию отдельных элементов. В Японии и США используются высокопрочные болты с контролем усилия затяжки по скручиванию торцевого элемента. Другой эффективный способ контроля усилия затяжки фрикционных соединений заключается в использовании специальной шайбы с торцевыми осаживаемыми выступами, которые в процессе затяжки деформируются. Контроль усилия затяжки осуществляют путем замера зазора между шайбами. Зазор замеряют в процессе затяжки крепежа специальным щупом. Используя метод конечных элементов на базе программного комплекса «DEFORM-3D», выполнено моделирование процесса штамповки выступа шайбы, осаживаемого при затяжке. Механические свойства материала штампуемой заготовки (сталь 35) задавались из базы данных программного комплекса, а штамповый инструмент (матрица и пуансон) рассматривались как абсолютно твердые тела. По результатам выполненных расчетов построен график зависимости усилия F штамповки осаживаемого выступа шайбы от перемещения Δh пуансона. Для аппроксимации полученной кривой F = f(Δh) использовался полином 5-й степени.
Ключевые слова:
фрикционные соединения, высокопрочные крепежные изделия, болт, гайка, шайба, усилие затяжки крепежа, моделирование процесса штамповки, метод конечных элементов, усилия штамповки
1. Мокринский В.И., Железков О.С. Новые прогрессивные виды и технологические процессы изготовления крепежных изделий / Сер. Метизное производство. Вып. 2. М.: Ин-т Черметинформация, 1990. С. 22.
2. Крепежные изделия для современного машиностроения / И.А. Воробьев, С.В. Овчинников, Г.В. Бунатян и др. Нижний Новгород: МПК-сервис, 2016. 520 с.
3. Каптелин С.Ю. Контроль натяжения высокопрочных болтов при устройстве фрикционных соединений // Путь и путевое хозяйство. 2019. № 2. С. 33-37.
4. Гладштейн Л.И., Бабушкин В.М., Какулия Б.Ф. Высокопрочные болты для строительных стальных конструкций с контролем натяжения по срезу торцевого элемента // Труды ЦНИИПС им. Мельникова. Промышленное и гражданское строительство. 2008. № 5. С. 11-13.
5. JSS 11-09-1966: Society of Steel Construction of Japan – Sets of Torshear Type High Strength Bolt, Hexagon Nut and Plain Washrs for Structural Joints.
6. Tan, W., 2004. Installation Behavior of ASTM F1852 Twist-Off Type Tension Control Bolts. Department of Civil Engineering, University of Toronto.
7. ASTM F959/F959M-2017. Standard Specification for Compressible-Washer-Type Direct Tension Indicators for Use with Structural Fasteners, Inch and Metric Series. docs.cntd.ru. / 01.12. 2017
8. Развитие теории и технологии проектирования машин, агрегатов и инструмента в процессах обработки давлением и резания / С.И. Платов, Н.Н. Огарков, Д.В. Терентьев и др. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2014. № 1. С. 112-114.
9. Norrie D.H., de Vries G. The Finite Element Method – Fundamentals and Applications. Academic Press. New York, 1973. 322 p.
10. Сегерлинд Л.Д. Применение метода конечных элементов. М.: Мир, 1979. 240 с.