Упругий элемент для контроля усилий в резьбовых соединениях

16.06.2014

Затяжка резьбовых соединений болтами и шпильками средних размеров (М32-М100) затруднена и не дает необходимого эффекта из-за отсутствия точного и простого контроля результатов затяжки. В этих случаях применение традиционных методов контроля затяжки либо путем приложения к гайке определенной величины крутящего момента, либо по углу поворота гайки от начального ее положения приводит к значительным колебаниям величины осевого усилия, возникающего в стержне болта. Практикой и исследованиями болтов средних размеров установлено, что более точный контроль осевого усилия в стержне болта при его затяжке может быть осуществлен в случае измерения величины деформации конструктивных элементов болтов, гаек или шайб.

Широкое распространение этого метода контроля затрудняется необходимостью применения чувствительных приборов, в доступе к торцам резьбовых деталей, их параллельности и плоскостности. Совершенствование конструктивных элементов болтового соединения, упрощающее измерение деформации этих элементов, способствует внедрению этого прогрессивного метода в производственную практику.

Одним из устройств, реализующих преимущества этого способа, может служить подкладной упругий элемент, выполненный в виде комплекта из двух концентричных шайб, сопряженных по конической поверхности и устанавливаемых на стержень болта под его головку или гайку. Упругий элемент состоит из охватывающей и охватываемой шайб с опорными торцами. Шайба имеет внутреннюю коническую поверхность и наружную цилиндрическую боковую поверхность. Охватываемая шайба выполнена с наружной конической поверхностью и внутренней цилиндрической поверхностью, которая с поверхностью болта образует зазор, сохраняющийся при максимальных усилиях затяжки.

Предварительно комплект собранных шайб тарируют для определения величины изменения наружного цилиндрического диаметра охватывающей шайбы 1 в зависимости от приложенного осевого усилия, начиная от осевого усилия, равного нулю, и кончая максимальным, т. е. определяют упругую характеристику охватывающей шайбы в поперечном направлении. Для каждого комплекта шайб определяется величина наружного диаметра охватывающей шайбы в ее свободном состоянии и значение этой величины клеймится на шайбе в удобном для осмотра месте (или записывается в паспорт).

Затяжка резьбового соединения с установленным под гайкой упругим элементом производится обычными средствами. В процессе вращения гайки и затяжки соединения на опорных торцах 3 и 4 упругого элемента и в стержне болта 9 возникает осевое усилие, под действием которого происходит взаимодействие конических поверхностей 5 и 7. Под действием радиального давления, возникающего на конических поверхностях 5 и 7, шайбы 1 и 2 упруго деформируются, в результате чего диаметр поверхности 6 увеличивается, а диаметр поверхности 8 уменьшается.

Контроль усилия затяжки сборки, так и при эксплуатации соединения путем измерения

наружного диаметра охватывающей шайбы либо прямым методом с помощью универсальных средств измерения, либо относительным методом с помощью проходных и непроходных калибров. Действительное значение усилия затяжки определяют по упругой характеристике охватывающей шайбы с учетом величины ее наружного диаметра в свободном состоянии. В случае относительного метода измерения определяют отклонение величины усилия затяжки от заданного значения.

С целью выбора оптимальных параметров упругого элемента, обеспечивающих ему достаточную чувствительность измерения, и для определения напряжений и деформаций, которые возникают в нем, рассмотрим состояние конических шайб в процессе осесимметричного нагружения их силой, которая заставляет шайбы смещаться Друг относительно друга в направлении действия силы, причем в наружной шайбе возникают окружные нормальные напряжения оа растяжения, а во внутренней — напряжения а? сжатия. На соприкасающихся конических поверхйостях шайб возникают контактные давления дк и силы трения.

Информация представлена metall-work.ru