Заказать звонок
Стальной крепеж и метизная продукция от производителя
Резьбовое соединение – наиболее популярный способ скрепления подвижных элементов различных металлоконструкций в строительной, машиностроительной и прочих отраслях, а также в быту и сфере ЖКХ. Посредством гаек, болтов и шпилек можно создать прочное соединение деталей между собой, которое в состоянии выдерживать большие и длительные нагрузки. К его достоинствам следует отнести простоту монтажа и возможность многоразовой сборки/разборки определенного узла.
Тем не менее, данный вид соединения имеет и недостаток, выражающийся в ослаблении крепления, когда гайка откручивается без постороннего вмешательства извне. В данном случае это может привести к деформации и даже полному разрушению металлоконструкции.
Для понимания причин, по которым гайка может самопроизвольно открутиться, а также последствий ослабления крепежа, необходимо знать особенности его конструкции. При скреплении деталей в большинстве случаев используется болт с толщиной стержня, меньше диаметра монтажного отверстия. Благодаря этому между резьбой и стенкой отверстия всегда имеется незначительный просвет.
Прочность и надежность болтового соединения обеспечивается благодаря предварительно создаваемой нагрузке в процессе закручивания гайки. При ослаблении усилия затяжки уменьшается и преднагрузка. Вследствие этого крепежный узел не выполняет свое функциональное назначение и не обеспечивает надежную фиксацию элементов конструкции, что может привести к ее разрушению. В зависимости от сферы применения ослабление резьбового соединения может привести к катастрофическим последствиям.
Проблема самоослабления резьбовых соединений достаточно широко изучалась с середины 19 в., и самым значимым исследованием была работа Герхарда Юнкера, обнародованная в конце 60-х годов прошлого столетия. Он привел веские доказательства того, что гайки ослабляются под воздействием вибраций, вызванных поперечным микроперемещением скрепляемых элементов.
При подобных нагрузках на резьбу болта и гайки оказывается усилие, способствующее их перемещению относительно друг друга. Когда данные усилия превосходят силу трения, создаваемую предварительной нагрузкой затянутого болта, происходит смещение витков резьбы. Поперечные смещения скрепляемых элементов, происходящие многократно, становятся причиной того что гайка раскручивается полностью.
Чтобы проверить воздействие вибрации на резьбовое соединение Юнкер спроектировал специальный вибростенд. Его конструкция обеспечивает резьбе передачу циклического поперечного смещения, создаваемого скользящей частью устройства на игольчатых роликоподшипниках.
Внутри соединения размещается датчик, обеспечивающий постоянный мониторинг нагрузки оказываемой на болт. Вибростенд дает возможность выявить, при какой именно нагрузке происходит самопроизвольное откручивание гайки. Тестирование позволяет не только увидеть, почему именно происходит самораскручивание крепежа, но и получить необходимые данные для последующего анализа. По ним выстраиваются графики затухания предварительной нагрузки, которые помогают оценить степень сопротивления определенного типа резьбового соединения к его самопроизвольному ослаблению.
Еще одной причиной самопроизвольного раскручивания гайки является «разжимание». Это невращательное ослабление, при котором преднагрузка снижается без относительного смещения между внутренней и наружной резьбой. При разжимании не происходит движение используемого крепежа.
Наиболее распространенная разновидность разжимания – впрессовывание, связанное с локальной деформацией в месте соединения элементов конструкции. Процесс деформирования происходит в резьбе под гайкой в месте соединения деталей. В итоге фактическая поверхность контакта значительно меньше видимой, из-за чего нагрузка может быть больше предела текучести металла, что приводит к его деформации.
Чаще всего ослабление гайки в болтовом соединении вызвано комбинацией разжимания и самооткручивания. В первую очередь, вследствие разжимания теряется преднагрузка, а после ее снижения ниже критического уровня, в результате вибраций происходит самопроизвольное раскручивание гайки.
Для предотвращения самопроизвольного раскручивания гайки существует несколько способов, а именно:
Вышеперечисленные способы предотвращения самораскручивания гаек позволяет существенно повысить надежность болтового соединения и всей конструкции в целом.
