Во различни конструктивни ситуации, инженерите можеби ќе треба да ја проценат цврстината на споеви направени од завари и механички сврзувачки елементи.Денес, механичките сврзувачки елементи се обично завртки, но постарите дизајни може да имаат навртки.
Ова може да се случи за време на надградби, реновирање или подобрувања на некој проект.Новиот дизајн може да бара завртки и заварување за да работат заедно во спој каде што материјалот што треба да се спои прво се завртува заедно, а потоа се заварува за да обезбеди целосна цврстина на спојот.
Сепак, одредувањето на вкупната носивост на спојницата не е толку едноставно како собирање на збирот на поединечните компоненти (завари, завртки и заковки).Таквата претпоставка може да доведе до катастрофални последици.
Приклучоците со завртки се опишани во Спецификациите за структурни зглобови на Американскиот институт за челични конструкции (AISC), кој користи завртки ASTM A325 или A490 како цврсто монтирање, преднатоварување или лизгачки клуч.
Затегнете ги цврсто затегнатите врски со ударен клуч или бравар користејќи конвенционален двостран клуч за да се осигурате дека слоевите се во цврст контакт.Во преднапрегнат приклучок, завртките се поставуваат така што тие се подложени на значителни затегнувачки оптоварувања, а плочите се подложени на оптоварување на притисок.
1. Свртете ја навртката.Начинот на вртење на навртката вклучува затегнување на завртката и потоа вртење на навртката дополнителна количина, што зависи од дијаметарот и должината на завртката.
2. Калибрирајте го клучот.Методот на калибриран клуч го мери вртежниот момент што е поврзан со затегнатоста на завртките.
3. Завртка за прилагодување на затегнатоста од типот на торзија.Завртките за затегнување со извртување имаат мали столпчиња на крајот на завртката спроти главата.Кога ќе се достигне потребниот вртежен момент, обетката се одвртува.
4. Индекс на директно повлекување.Индикаторите за директна напнатост се специјални подлошки со јазичиња.Количината на компресија на завртката го покажува нивото на напнатост што се применува на завртката.
Лаички кажано, завртките делуваат како иглички во цврсти и однапред затегнати споеви, слично како месинган игла што држи куп перфорирана хартија заедно.Критичните лизгачки споеви работат со триење: претходно оптоварувањето создава надолна сила, а триењето помеѓу контактните површини работи заедно за да се спротивстави на лизгање на спојницата.Тоа е како врзивно средство кое држи куп хартии заедно, не затоа што има дупки во хартијата, туку затоа што врзивото ги притиска хартиите заедно и триењето го држи купот заедно.
Завртките ASTM A325 имаат минимална цврстина на истегнување од 150 до 120 kg по квадратен инч (KSI), во зависност од дијаметарот на завртките, додека завртките A490 мора да имаат цврстина на истегнување од 150 до 170-KSI.Зглобовите на занитвам се однесуваат повеќе како цврсти споеви, но во овој случај, игличките се заковки кои обично се околу половина посилни од завртките A325.
Една од двете работи може да се случи кога механички прицврстениот спој е подложен на сили на смолкнување (кога еден елемент има тенденција да се лизга над друг поради примената сила).Завртките или навртките може да се наоѓаат на страните на дупките, предизвикувајќи истовремено стрижење на завртките или навртките.Втората можност е дека триењето предизвикано од силата на стегање на претходно затегнатите сврзувачки елементи може да издржи оптоварување на смолкнување.За оваа врска не се очекува пролизгување, но тоа е можно.
Тесна врска е прифатлива за многу апликации, бидејќи малото лизгање не може негативно да влијае на карактеристиките на врската.На пример, размислете за силос дизајниран да складира зрнест материјал.Може да има мало лизгање при првото вчитување.Штом се случи лизгање, тоа нема да се повтори, бидејќи сите последователни товари се од иста природа.
Превртувањето на оптоварувањето се користи во некои апликации, како на пример кога ротирачките елементи се подложени на наизменично затегнувачки и компресивни оптоварувања.Друг пример е елемент на свиткување подложен на целосно обратни оптоварувања.Кога има значителна промена во насоката на оптоварување, може да биде потребна претходно наполнета врска за да се елиминира цикличното лизгање.Ова лизгање на крајот доведува до поголемо лизгање во издолжените дупки.
Некои зглобови доживуваат многу циклуси на оптоварување што може да доведе до замор.Тие вклучуваат преси, потпирачи за кранови и врски во мостови.Потребни се лизгачки критични врски кога врската е подложена на оптоварување на замор во обратна насока.За овие типови на состојби, многу е важно зглобот да не се лизга, па затоа се потребни споеви кои се критични за лизгање.
Постоечките приклучоци со завртки можат да бидат дизајнирани и произведени според кој било од овие стандарди.Врските со занитвам се сметаат за цврсти.
Заварените споеви се крути.Зглобовите за лемење се незгодни.За разлика од тесните споеви со завртки, кои можат да се лизгаат под оптоварување, заварите не мора да се протегаат и да го распределат применетиот товар во голема мера.Во повеќето случаи, механичките сврзувачки елементи заварени и лежишта не се деформираат на ист начин.
Кога заварите се користат со механички сврзувачки елементи, товарот се пренесува преку поцврстиот дел, така што заварот може да го носи речиси целиот товар, со многу малку делење со завртката.Затоа мора да се внимава при заварување, завртување и занитување.Спецификации.AWS D1 го решава проблемот со мешање на механички сврзувачки елементи и завари.Спецификација 1:2000 за конструктивно заварување – челик.Ставот 2.6.3 вели дека за навртките или завртките што се користат во спојниците од типот на лежиштето (т.е. онаму каде што завртката или занитвата делуваат како игла), механичките сврзувачки елементи не треба да се сметаат дека го делат товарот со заварот.Ако се користи заварување, тие мора да бидат обезбедени за да го носат целото оптоварување во спојката.Сепак, дозволени се врски заварени на еден елемент и заковани или завртки на друг елемент.
Кога се користат механички сврзувачки елементи од типот на лежиште и се додаваат завари, носивоста на завртката во голема мера се занемарува.Според оваа одредба, заварот мора да биде дизајниран да ги пренесува сите товари.
Ова во суштина е исто како AISC LRFD-1999, клаузула J1.9.Сепак, канадскиот стандард CAN/CSA-S16.1-M94 исто така дозволува самостојна употреба кога моќноста на механичкиот прицврстувач или завртката е поголема од онаа на заварувањето.
Во ова прашање, три критериуми се конзистентни: можностите за механички прицврстувања од типот на лежиштето и можностите за заварување не се собираат.
Делот 2.6.3 од AWS D1.1 исто така ги разгледува ситуациите каде што завртките и заварите може да се комбинираат во дводелна спојка, како што е прикажано на слика 1. Завари лево, завртки десно.Вкупната моќност на заварите и завртките може да се земе предвид овде.Секој дел од целата врска работи независно.Така, овој код е исклучок од принципот содржан во првиот дел од 2.6.3.
Правилата што штотуку беа дискутирани важат за новите згради.За постојните конструкции, клаузулата 8.3.7 Д1.1 вели дека кога структурните пресметки покажуваат дека заковката или завртката ќе бидат преоптоварени со ново вкупно оптоварување, треба да му се додели само постојното статичко оптоварување.
Истите правила бараат ако заковката или завртката се преоптоварени само со статички оптоварувања или подложени на циклични (заморни) оптоварувања, мора да се додадат доволно основен метал и завари за да се поддржи целокупното оптоварување.
Распределбата на оптоварувањето помеѓу механичките сврзувачки елементи и заварите е прифатлива ако конструкцијата е претходно натоварена, со други зборови, ако се појавило лизгање помеѓу поврзаните елементи.Но, само статички оптоварувања може да се постават на механички сврзувачки елементи.Живите оптоварувања кои можат да доведат до поголемо лизгање мора да бидат заштитени со употреба на завари способни да го издржат целиот товар.
Заварите мора да се користат за да се издржат сите примени или динамички оптоварувања.Кога механичките сврзувачки елементи се веќе преоптоварени, споделувањето на товарот не е дозволено.При циклично оптоварување, не е дозволено споделување на товарот, бидејќи товарот може да доведе до трајно лизгање и преоптоварување на заварот.
илустрација.Размислете за спој на скутот кој првично бил цврсто зашрафен (види Слика 2).Структурата додава дополнителна моќност и мора да се додадат врски и конектори за да се обезбеди двојно поголема сила.На сл.3 е прикажан основниот план за зајакнување на елементите.Како треба да се направи врската?
Со оглед на тоа што новиот челик требаше да се спои со стариот челик со заварување со филети, инженерот одлучи да додаде неколку филети на спојницата.Бидејќи завртките сè уште беа поставени, првичната идеја беше да се додадат само заварите потребни за пренос на дополнителната моќност на новиот челик, очекувајќи 50% од товарот да помине низ завртките и 50% од товарот да помине низ новите завари.Дали е прифатливо?
Ајде прво да претпоставиме дека моментално не се применуваат статички оптоварувања на врската.Во овој случај, се применува став 2.6.3 од AWS D1.1.
Во овој спој од типот на лежиштето, заварот и завртката не може да се смета дека го делат товарот, така што одредената големина на заварот мора да биде доволно голема за да го поддржи целото статичко и динамичко оптоварување.Носивоста на завртките во овој пример не може да се земе предвид, бидејќи без статичко оптоварување, врската ќе биде во опуштена состојба.Заварот (дизајниран да носи половина од товарот) првично пука кога ќе се нанесе целото оптоварување.Тогаш завртката, исто така дизајнирана да пренесува половина од товарот, се обидува да го пренесе товарот и се крши.
Понатаму, претпоставете дека се применува статичко оптоварување.Дополнително, се претпоставува дека постојната врска е доволна за носење на постојниот постојан товар.Во овој случај, се применува став 8.3.7 D1.1.Новите завари треба само да издржат зголемени статички и општи оптоварувања во живо.Постојните мртви оптоварувања може да се доделат на постоечките механички сврзувачки елементи.
Под постојано оптоварување, врската не попушта.Наместо тоа, завртките веќе го носат својот товар.Имаше одредено лизгање во врската.Затоа, може да се користат завари и тие можат да пренесуваат динамички оптоварувања.
Одговорот на прашањето „Дали е ова прифатливо?“зависи од условите на оптоварување.Во првиот случај, во отсуство на статичко оптоварување, одговорот ќе биде негативен.Под специфичните услови на второто сценарио, одговорот е да.
Само затоа што се применува статичко оптоварување, не е секогаш можно да се извлече заклучок.Нивото на статички оптоварувања, адекватноста на постоечките механички врски и природата на крајните оптоварувања - без разлика дали се статични или циклични - може да го променат одговорот.
Duane K. Miller, MD, PE, 22801 Saint Clair Ave., Cleveland, OH 44117-1199, менаџер на технолошки центар за заварување, Lincoln Electric Company, www.lincolnelectric.com.Lincoln Electric произведува опрема за заварување и потрошен материјал за заварување низ целиот свет.Инженерите и техничарите од технолошкиот центар за заварување им помагаат на клиентите да ги решат проблемите со заварувањето.
Американско друштво за заварување, 550 NW LeJeune Road, Мајами, ФЛ 33126-5671, телефон 305-443-9353, факс 305-443-7559, веб-страница www.aws.org.
ASTM Intl., 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428-2959, телефон 610-832-9585, факс 610-832-9555, веб-страница www.astm.org.
Американско здружение за челични конструкции, One E. Wacker Drive, Suite 3100, Chicago, IL 60601-2001, телефон 312-670-2400, факс 312-670-5403, веб-страница www.aisc.org.
FABRICATOR е водечки магазин за производство и формирање на челик во Северна Америка.Списанието објавува вести, технички написи и успешни приказни кои им овозможуваат на производителите поефикасно да ја вршат својата работа.ФАБРИКАТОР е во индустријата од 1970 година.
Сега со целосен пристап до дигиталното издание на The FABRICATOR, лесен пристап до вредни индустриски ресурси.
Дигиталното издание на The Tube & Pipe Journal сега е целосно достапно, обезбедувајќи лесен пристап до вредните индустриски ресурси.
Добијте целосен дигитален пристап до списанието STAMPING, со најнова технологија, најдобри практики и вести од индустријата за пазарот на метални печати.
Сега со целосен дигитален пристап до The Fabricator en Español, имате лесен пристап до вредните ресурси на индустријата.