Dažādās konstrukcijas situācijās inženieriem var būt nepieciešams novērtēt savienojumu stiprību, kas izgatavota no metinātām šuvēm un mehāniskajiem stiprinājumiem.Mūsdienās mehāniskie stiprinājumi parasti ir bultskrūves, bet vecākām konstrukcijām var būt kniedes.
Tas var notikt projekta jaunināšanas, renovācijas vai uzlabojumu laikā.Jaunam dizainam var būt nepieciešama skrūvēšana un metināšana, lai tas darbotos kopā savienojumā, kur savienojamais materiāls vispirms tiek pieskrūvēts kopā un pēc tam metināts, lai nodrošinātu savienojuma pilnīgu izturību.
Tomēr savienojuma kopējās kravnesības noteikšana nav tik vienkārša, kā atsevišķu komponentu (metināto šuvju, skrūvju un kniežu) summas saskaitīšana.Šāds pieņēmums var izraisīt postošas ​​sekas.
Skrūvju savienojumi ir aprakstīti Amerikas Tērauda konstrukciju institūta (AISC) strukturālo savienojumu specifikācijā, kurā ASTM A325 vai A490 skrūves tiek izmantotas kā stingrs stiprinājums, priekšslodze vai bīdāma atslēga.
Cieši pievilktos savienojumus pievelciet ar triecienuzgriežņu atslēgu vai atslēdznieku, izmantojot parasto divpusējo uzgriežņu atslēgu, lai nodrošinātu slāņu ciešu saskari.Iepriekš nospriegotā savienojumā bultskrūves ir uzstādītas tā, lai tās tiktu pakļautas ievērojamām stiepes slodzēm, bet plāksnes pakļautas spiedes slodzei.
1. Pagrieziet uzgriezni.Uzgriežņa pagriešanas metode ietver skrūves pievilkšanu un pēc tam uzgriežņa papildu pagriešanu, kas ir atkarīga no skrūves diametra un garuma.
2. Kalibrējiet atslēgu.Kalibrētās uzgriežņu atslēgas metode mēra griezes momentu, kas ir saistīts ar skrūvju spriegojumu.
3. Vērpes tipa spriegojuma regulēšanas skrūve.Nogriežamajām spriegošanas skrūvēm ir mazas tapas skrūves galā, kas atrodas pretī galvai.Kad ir sasniegts nepieciešamais griezes moments, tapa tiek atskrūvēta.
4. Taisnas vilkšanas indekss.Tiešie spriegojuma indikatori ir īpašas paplāksnes ar cilpām.Izciļņa saspiešanas līmenis norāda uz skrūves spriegojuma līmeni.
Nespeciālista izteiksmē bultskrūves darbojas kā tapas saspringtos un iepriekš nospriegotos savienojumos, līdzīgi kā misiņa tapa, kas satur kopā perforēta papīra kaudzi.Kritiskie bīdāmie savienojumi darbojas ar berzi: priekšslodze rada piespiedējspēku, un berze starp saskares virsmām darbojas kopā, lai novērstu savienojuma slīdēšanu.Tas ir kā saistviela, kas satur kopā papīru kaudzi, nevis tāpēc, ka papīrā tiek izdurti caurumi, bet gan tāpēc, ka saistviela saspiež papīrus kopā un berze satur kaudzi kopā.
ASTM A325 skrūvju minimālā stiepes izturība ir no 150 līdz 120 kg uz kvadrātcollu (KSI) atkarībā no skrūvju diametra, savukārt A490 skrūvju stiepes izturībai ir jābūt no 150 līdz 170 KSI.Kniežu savienojumi darbojas vairāk kā cieši savienojumi, taču šajā gadījumā tapas ir kniedes, kas parasti ir apmēram uz pusi stiprākas par A325 skrūvēm.
Viena no divām lietām var notikt, ja mehāniski nostiprināts savienojums tiek pakļauts bīdes spēkiem (kad vienam elementam ir tendence slīdēt pāri citam pieliktā spēka dēļ).Skrūves vai kniedes var atrasties caurumu malās, izraisot skrūvju vai kniežu nobīdi vienlaikus.Otra iespēja ir tāda, ka berze, ko rada iepriekš nospriegoto stiprinājumu savilkšanas spēks, var izturēt bīdes slodzes.Šim savienojumam nav paredzama izslīdēšana, taču tas ir iespējams.
Stingrs savienojums ir pieņemams daudziem lietojumiem, jo ​​neliela slīdēšana nevar negatīvi ietekmēt savienojuma īpašības.Piemēram, apsveriet tvertni, kas paredzēta granulēta materiāla uzglabāšanai.Iekraujot pirmo reizi, var būt neliela slīdēšana.Ja reiz notiek slīdēšana, tā vairs neatkārtosies, jo visas turpmākās slodzes ir vienādas.
Slodzes maiņa tiek izmantota dažos gadījumos, piemēram, kad rotējošie elementi tiek pakļauti mainīgai stiepes un spiedes slodzei.Vēl viens piemērs ir lieces elements, kas pakļauts pilnībā pretējām slodzēm.Ja ir būtiskas izmaiņas slodzes virzienā, var būt nepieciešams iepriekš ielādēts savienojums, lai novērstu ciklisko slīdēšanu.Šī slīdēšana galu galā izraisa lielāku slīdēšanu iegarenajos caurumos.
Dažas locītavas piedzīvo daudz slodzes ciklu, kas var izraisīt nogurumu.Tie ietver preses, celtņu balstus un savienojumus tiltos.Bīdāmie kritiskie savienojumi ir nepieciešami, ja savienojums ir pakļauts noguruma slodzēm pretējā virzienā.Šāda veida apstākļos ir ļoti svarīgi, lai savienojums neslīdētu, tāpēc ir nepieciešami slīdēšanas kritiskie savienojumi.
Esošos pieskrūvētos savienojumus var projektēt un ražot atbilstoši jebkuram no šiem standartiem.Kniežu savienojumi tiek uzskatīti par stingriem.
Metinātie savienojumi ir stingri.Lodēšanas savienojumi ir sarežģīti.Atšķirībā no stingrajiem skrūvju savienojumiem, kas var slīdēt zem slodzes, metinātajām šuvēm nav lielā mērā jāizstiepjas un jāsadala pieliktā slodze.Vairumā gadījumu metinātie un gultņu tipa mehāniskie stiprinājumi nedeformējas vienādi.
Lietojot metinātās šuves ar mehāniskiem stiprinājumiem, slodze tiek pārnesta caur cietāko daļu, tāpēc metinātā šuve var izturēt gandrīz visu slodzi, bet ļoti maza daļa tiek dalīta ar skrūvi.Tāpēc metināšanai, skrūvēšanai un kniedēšanai jābūt uzmanīgiem.Specifikācijas.AWS D1 atrisina mehānisko stiprinājumu un metināšanas šuvju sajaukšanas problēmu.Specifikācija 1:2000 konstrukcijas metināšanai – tērauds.2.6.3. punktā ir teikts, ka kniedēm vai skrūvēm, ko izmanto gultņu tipa savienojumos (ti, ja skrūve vai kniede darbojas kā tapa), nav jāuzskata, ka mehāniskie stiprinājumi dala slodzi ar metināto šuvi.Ja tiek izmantota metināšana, tiem jābūt nodrošinātiem, lai savienojumā izturētu pilnu slodzi.Tomēr ir atļauti savienojumi, kas piemetināti pie viena elementa un kniedēti vai pieskrūvēti pie cita elementa.
Lietojot gultņu tipa mehāniskos stiprinājumus un pievienojot šuves, skrūves nestspēja lielā mērā tiek ignorēta.Saskaņā ar šo noteikumu metinājumam jābūt veidotam tā, lai tas pārnestu visas slodzes.
Tas būtībā ir tāds pats kā AISC LRFD-1999 J1.9. punkts.Tomēr Kanādas standarts CAN/CSA-S16.1-M94 pieļauj arī atsevišķu lietošanu, ja mehāniskā stiprinājuma vai skrūves jauda ir lielāka nekā metināšanas jauda.
Šajā jautājumā saskan trīs kritēriji: gultņu tipa mehānisko stiprinājumu iespējas un metināto šuvju iespējas nesakrīt.
AWS D1.1 2.6.3. sadaļā ir aplūkotas arī situācijas, kad bultskrūves un metinātās šuves var apvienot divdaļīgā savienojumā, kā parādīts 1. attēlā. Kreisajā pusē metinātas, labajā pusē pieskrūvētas.Šeit var ņemt vērā metināto šuvju un skrūvju kopējo jaudu.Katra savienojuma daļa darbojas neatkarīgi.Tādējādi šis kods ir izņēmums no principa, kas ietverts 2.6.3. punkta pirmajā daļā.
Tikko apspriestie noteikumi attiecas uz jaunbūvēm.Esošajām konstrukcijām 8.3.7. punktā D1.1 ir noteikts, ka, ja konstrukcijas aprēķini liecina, ka kniede vai skrūve tiks pārslogota ar jaunu kopējo slodzi, tai jāpiešķir tikai esošā statiskā slodze.
Tie paši noteikumi paredz, ka, ja kniede vai skrūve ir tikai pārslogota ar statiskām slodzēm vai tiek pakļauta cikliskām (noguruma) slodzēm, ir jāpievieno pietiekams daudzums parastā metāla un metinātās šuves, lai noturētu kopējo slodzi.
Slodzes sadalījums starp mehāniskajiem stiprinājumiem un šuvēm ir pieņemams, ja konstrukcija ir iepriekš noslogota, citiem vārdiem sakot, ja starp savienotajiem elementiem ir notikusi slīdēšana.Bet uz mehāniskajiem stiprinājumiem var uzlikt tikai statiskas slodzes.Strāvas slodzes, kas var izraisīt lielāku slīdēšanu, ir jāaizsargā, izmantojot metināšanas šuves, kas spēj izturēt visu slodzi.
Jāizmanto metināšanas šuves, lai izturētu visu pielietoto vai dinamisko slodzi.Ja mehāniskie stiprinājumi jau ir pārslogoti, slodzes dalīšana nav atļauta.Cikliskās slodzes gadījumā slodzes dalīšana nav atļauta, jo slodze var izraisīt pastāvīgu slīdēšanu un metinājuma šuves pārslodzi.
ilustrācija.Apsveriet klēpja savienojumu, kas sākotnēji bija cieši pieskrūvēts (sk. 2. attēlu).Struktūra pievieno papildu jaudu, un ir jāpievieno savienojumi un savienotāji, lai nodrošinātu dubultu izturību.Uz att.3 parāda elementu stiprināšanas pamatplānu.Kā būtu jāizveido savienojums?
Tā kā jaunais tērauds bija jāsavieno ar veco tēraudu ar šuvēm, inženieris nolēma pievienot dažas šuves savienojuma vietā.Tā kā skrūves joprojām bija savās vietās, sākotnējā ideja bija pievienot tikai metināšanas šuves, kas nepieciešamas, lai jaunajam tēraudam nodotu papildu jaudu, paredzot, ka 50% slodzes iet cauri skrūvēm un 50% no slodzes iet cauri jaunajām metinātajām šuvēm.Vai tas ir pieņemami?
Vispirms pieņemsim, ka savienojumam pašlaik netiek piemērota statiska slodze.Šajā gadījumā piemēro AWS D1.1 2.6.3. punktu.
Šajā gultņa tipa savienojumā nevar uzskatīt, ka metinājuma šuve un skrūve sadala slodzi, tāpēc norādītajam metinājuma izmēram jābūt pietiekami lielam, lai izturētu visu statisko un dinamisko slodzi.Skrūvju nestspēju šajā piemērā nevar ņemt vērā, jo bez statiskās slodzes savienojums būs vaļīgā stāvoklī.Metinātā šuve (paredzēta pusei no slodzes) sākotnēji pārplīst, kad tiek piemērota pilna slodze.Tad skrūve, kas arī paredzēta, lai pārnestu pusi no slodzes, mēģina pārnest slodzi un saplīst.
Tālāk pieņemsim, ka tiek pielietota statiskā slodze.Turklāt tiek pieņemts, ka esošais savienojums ir pietiekams, lai pārvadātu esošo pastāvīgo slodzi.Šajā gadījumā piemēro 8.3.7. punktu D1.1.Jaunām šuvēm ir jāiztur tikai palielināta statiskā un vispārējā dzīvā slodze.Esošās slodzes var attiecināt uz esošajiem mehāniskajiem stiprinājumiem.
Pastāvīgas slodzes gadījumā savienojums nesakrīt.Tā vietā skrūves jau iztur savu slodzi.Savienojumā ir notikusi neliela izslīdēšana.Tāpēc var izmantot metinātās šuves, un tās var pārnest dinamiskas slodzes.
Atbilde uz jautājumu "Vai tas ir pieņemami?"atkarīgs no slodzes apstākļiem.Pirmajā gadījumā, ja nav statiskas slodzes, atbilde būs negatīva.Otrā scenārija īpašajos apstākļos atbilde ir jā.
Tikai tāpēc, ka tiek pielietota statiskā slodze, ne vienmēr ir iespējams izdarīt secinājumu.Atbildi var mainīt statisko slodžu līmenis, esošo mehānisko savienojumu atbilstība un gala slodžu raksturs, neatkarīgi no tā, vai tās ir statiskas vai cikliskas.
Duane K. Miller, MD, PE, 22801 Saint Clair Ave., Cleveland, OH 44117-1199, Lincoln Electric Company metināšanas tehnoloģiju centra vadītājs, www.lincolnelectric.com.Lincoln Electric ražo metināšanas iekārtas un metināšanas palīgmateriālus visā pasaulē.Metināšanas tehnoloģiju centra inženieri un tehniķi palīdz klientiem atrisināt metināšanas problēmas.
American Welding Society, 550 NW LeJeune Road, Maiami, FL 33126-5671, tālrunis 305-443-9353, fakss 305-443-7559, vietne www.aws.org.
ASTM Intl., 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428-2959, tālrunis 610-832-9585, fakss 610-832-9555, vietne www.astm.org.
American Steel Structures Association, One E. Wacker Drive, Suite 3100, Chicago, IL 60601-2001, tālrunis 312-670-2400, fakss 312-670-5403, vietne www.aisc.org.
FABRICATOR ir Ziemeļamerikas vadošais tērauda ražošanas un formēšanas žurnāls.Žurnāls publicē ziņas, tehniskus rakstus un veiksmes stāstus, kas ļauj ražotājiem efektīvāk veikt savu darbu.FABRICATOR darbojas nozarē kopš 1970. gada.
Tagad ar pilnu piekļuvi The FABRICATOR digitālajam izdevumam, viegla piekļuve vērtīgiem nozares resursiem.
The Tube & Pipe Journal digitālais izdevums tagad ir pilnībā pieejams, nodrošinot vieglu piekļuvi vērtīgiem nozares resursiem.
Iegūstiet pilnu digitālu piekļuvi žurnālam STAMPING Journal, kurā ir jaunākās tehnoloģijas, labākā prakse un nozares jaunumi metāla štancēšanas tirgum.
Tagad ar pilnu digitālo piekļuvi The Fabricator en Español jums ir viegli piekļūt vērtīgiem nozares resursiem.