Способ затяжки болтов — SU 1298438 (original) (raw)
ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИ РЕСПУБЛИК 51) Р 16 Й КОМИТЕТ СССР РЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙГОСУДАРСТВЕННЫГ 30 ДЕЛАМ ИЗОБ НИЯ КОМУ СВИДЕ ьноо с ФОЛТ тносится к техно ний с помощ высокопрочнь у. аданную ве ОПИСАНИЕ И(71) Всесоюзный научно-исследовский институт транспортного стртельства(57) Изобретениелогиц сборки соединболтов, в частносзатяжку которых н1 801298438 осевого усилия выполняют с высокоиточностью. Цель изобретения - повышение надежности соединения путемповышения точности определения величины осевого усилия. Контроль, затяжки болтов заключается в определениивеличины осевого усилия в болтепо регистрируемым при его натяжениипараметрам деформирования подкладной детали. В детали измеряют сигналы сопровождающей процесс деформирования акустической эмиссии; Засигнал, соответствующий достижениюзаданной величины осевого усилия вболте, принимают пороговый сигнал,характеризующий смену деформации сскольжением кристаллов материалана деформацию двойникования кристаллов. Это позволяет сократить количество болтов в соединениях при полном сохранении нх эксплуатационнойспособности, 2 ил.1 2Изобретение относитя к технологии сборки соединений с помощью болтов, в частности высокопрочных, натяжение которых на заданную величину осевого усилия следует выполнятьс высокой точностью, и может использоваться в мостостроении, промышленнном и гражданском строительстве, атакже в других областях народногохозяйства,Цель изобретения - повышение точ -ности контроля затяжки болтов.На фиг. 1 показана схема натянутого болта; на фиг. 2 - качественнаявзаимосвязь амплитуд сигналов акустической эмиссии со сменяющимисядруг друга физическими механизмамидеформирования материала специальнойдетали.Злементы 1 соединяют между собойс помощью болта 2, шайб 3 и гайки 4.Кроме того, соединения содержат специальную подкладную деталь 5, например, выполненную в виде кольцевойпрокладки под головкой болта 2. НаГпериод натяжения болта осевым усилием И на деталь 5 устанавливают датчик б, с помощью которого принимаюти регистрируют на индикаторе 7 сигналы 8 акустической эмиссии, возникшейв материале детали 5 при затяжке болта.Материал подкладной детали 5 обладает способностью при определенномуровне 8 д создаваемых в нем механических напряжений 8 изменять физический механизм деформирования соскольжения 9 (смещения одной частикристалла относительно другой покристаллографической плоскости) надвойникование 10 (смещение с симметричной ориентацией двух частей кристалла относительно некоторой плоскости). Сигналы сопровождающей эти процессы акустической эмиссии характеризуются разными значениями амплитуды:при скольжении А , при двойниковании А , при этом А А Аналогичное соответствие имеет место и длядругих параметров сигналов напримердля их спектральной плоскости.Способ затяжки болтов осуществляется следующим образом,В процессе натяжения болта 2 вспециальной подкладной. детали 5 измеряют сигналы 8 сопровождающей процесс ее деформирования акустическойэмиссии. При получении на индикато 1 98438 2 ре 7 резкого возрастания сигнала сА, до А, характеризующего сменуфиз иче с ко го мех ан изма дефо рмированиядетали, сигнал А принимают за пороговый и считают, что в болте 2достигнута заданная величина осевогоусилия Мб.Одним из материалов детали 5 может служить монокристаллическое крем-нистое железо. Проведенные исследования показывают, что его изменениефизического механизма деформированияпроисходит при напряжениях 8 д= 350450 МПа, Амплитуда сигнала акустической эмиссии, сопровождающей протекание деформирования путем скольжения,достигает А, = 10-15 мВ, а амплитуда сигнала акустической эмиссии,возникающей при появлении двойниковых прослоек, Ад = 300-500 мВ. Соответственно спектральная плотностьсигнала при скольжении равна 700 кГца при появлении двойникования1500 кГц.Столь характерная количественнаясвязь параметров сигналов акустической эмиссии с каждым из указанных фи зических механизмов деформированияпозволяет, принимая скачок амплитуды за пороговый сигнал, выявить начало трансформации скольжения в двойникование и тем самым достаточноточно зафиксировать момент достижения механическими напряжениями уровня Од в монокристаллическом крем-нистом железе или в другом материалес подобными закономерностями деформирования,Использование этой особенностидля затяжки болтов предопределяетсяусловием, при котором в специальнойдетали достижение напряжениями уров.ня 8 наступает одновременно с достижением в болте заданной величиныосевого усилия И . Выполнение этогоусловия достаточно просто осуществляется при непосредственной взаимосвязи напряжений в специальной детали и контролируемого усилия в болте, Зта взаимосвязь может быть установлена различными путями,Так, например, для специальнойдетали 5, изготовленной в виде кольцевой прокладки, которая испытываетнапряжение б при затяжке болта усилием И, достаточно подобрать площадь Р ее сечения перпендикулярнооси болта по формуле Рд = И /В,. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55В частности, для прокладки иэ монокристаллического кремнистого железа с бА= 400 МПа при натяжении . болтов на нормативное осевое усилие М= 224 кН требуется площадь сече 5 ниА Г = 560 мм ,.тогда ее наружный и внутренний диаметры соответственно равны 36 и 24 мм. Толщина прокладки значения не имеет и зависит от размеров применяемого датчика, В про( веденных исследованиях толщина детали в пределах 2-3.Точность затяжки зависит от точности определения значения уровня напряжений 8 от точности его вы явления с гомощью порогового сигнала акустической эмиссии и от точности соблюдения геометрических размеров рабочего сечения специальной,цетали. Все. три параметра являются регулиру емыми и могут быть назначены в зависимости от требуемой точности контроля затяжки болтов.Первый из них должен быть определен при изготовлении материала, вхо дить в его спецификацию при поставке для изготовления детали 5 и учитываться при назначении площади ее рабочего сечения. Второй обусловлен точностью применяемой для регистра ции аппаратурой, а третий - заданными допусками на изготовление детали 5, которая может выполняться штамповкой, Достигаемая точность контроля затяжки болтов предлагаемым способом может лежать в пределах +4%.Достижение такой точности позволяет существенно сократить количество болтов в соединениях при полном сохранении их эксплуатационной способностиФормула изобретенияСпособ затяжки болтов, включающий операцию определения величины осевого усилия в болте по регистрируемым при его натяжении параметрам деформации подкладной детали, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности соединения путем повышения точности определения величины осевого усилия, регистрируют сопровождающую процесс деформирования подкладной детали акустическую эмиссию и за сигнал, соответствующий достижению заданной величины осевого усилия, принимают пороговый сигнал, характеризующий смену деформации со скольжением кристаллов материала подкладной детали на деформацию с двойникованием кристаллов..Коданич Коррек Реше х Заказ 872 Тираж ПИ Госу делам Москои под твенно - полигр еское предприя Ужгор Ир д тцля,актор О. Голова арствен зобрете а, ЖЛодкомитета СССРоткрытийшская наб., д
3983010, 29.11.1985
ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА
ШАФЕРМАН ИЛЬЯ МИХАЙЛОВИЧ, МУРАВИН ГЕОРГИЙ БОРИСОВИЧ, ЛЕЗВИНСКАЯ ЛЮДМИЛА МИХАЙЛОВНА, БОЛЬШАКОВ КОНСТАНТИН ПЕТРОВИЧ, МЕЩЕРЯКОВ МИХАИЛ МИХАЙЛОВИЧ, РОЙЗМАН ИСААК БОРУХОВИЧ