Tehnik-ast.ru

Электро Техник
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Классы прочности болтов по ГОСТ

Классы прочности болтов по ГОСТ

При выборе крепежных элементов важно обращать внимание на такой критерий, как класс прочности. Именно эта характеристика определяет долговечность и надежность крепежа, показывая уровень его устойчивости к механическим воздействиям и длительным нагрузкам. Класс прочности болтов подразделяет их на разные категории в зависимости от устойчивости на разрыв. В соответствие с ГОСТ 1759.4-87, существует несколько классов прочности, в зависимости от материала и термообработки металла. Например, это может быть стальной крепеж с высокими эксплуатационными свойствами и широким спектром применения.

Основные классы прочности болтов

Выделяют следующие прочностные характеристики крепежей: класс прочности от 3,6 до 12,9. Это могут быть изделия из стали без дополнительной термообработки, а также крепежные элементы, выполненные из металла с содержанием иных химических компонентов, хрома или марганца. Стоит также отметить, что данный показатель является определяющим при выборе крепежей. Стоит доверять только проверенным производителям и учитывать обозначения класса прочности, так как эти сведения показывают, насколько безопасной и долговечной будет любая конструкция.

Класс прочности болтов — таблица

Это далеко не весь перечень, например, особого внимания заслуживают изделия из металла с повышенной прочностью, а также из легированной стали без обилия фосфора и серы в составе. Тип маркировки этого показателя может отличаться в зависимости от производителя, и быть либо 3.6, либо 36.

Характеристики болтов при учете класса прочности

Сам по себе класс прочности не является единственно важным критерием оценки крепежных элементов. Необходимо понимать, что скрывается за этой маркировкой. Крепеж низкой прочности чаще всего применяются при установке козырьков в коттеджах и частных домах, а высокопрочные болты (6.6 и выше) лучше всего подходят для использования в строительных целях (возведение мостов, жилых и производственных объектов, железнодорожных путей, кранов). Класс прочности показывает, выдерживает ли выбранный крепеж несущую силовую нагрузку, что может быть важным при работе со сложными металлическими конструкциями. Ниже в таблице указаны классы прости болтов, а также дана полная расшифровка понятий для понимания механических свойств крепежей по ГОСТ:

  1. Временное сопротивление – это показатель максимальной силы, которую может выдерживать крепеж без разрушений (характерен для разных способов механического воздействия, например, для сжатия);
  2. Твердость по Виккерсу – это показатель соотношения силы вдавливания к площади поверхности объекта при действии на нее силы, то есть этот критерий определяет устойчивость крепежного элемента к деформации при соприкосновении с другими конструкциями или элементами;
  3. Предел текучести – это показатель максимальной рабочей нагрузки на крепеж, и при достижении критической нормы происходит деформация элемента без каких-либо изменений нагрузки, то есть саморазрушение.

Если точно определить эксплуатационные свойства товара, то можно повысить качество работ, выбрав более подходящий крепежный элемент. А это в свою очередь играет важную роль в строительстве, при возведении жилых зданий и работе с несущими конструкциями, где за надежность отвечает правильный выбор крепежей.

Маркировка болтов по ГОСТ

Маркировка прочности болтов

На сегодняшний день болты являются наиболее распространенными крепежными элементами, использующимися в строительстве и на производстве. По требованиям ГОСТ, каждый болт имеет определенный класс прочности, а также клеймо компании-производителя. Маркировка чаще всего наносится сбоку или на торцевой поверхности головки болта. Помимо этого, производитель вправе указать товарный знак, номер плавки, климатические условия, в которых может эксплуатироваться этот объект. Также существуют международные стандарты, которые важно учитывать при выборе крепежных элементов. Разные обозначения не означают ошибки, а лишь показывают использование нескольких систем расчетов (например DIN или ISO для изделий широкого применения).

Читайте так же:
Маркировка электрических цепей гост

Расчет болтовых соединений, нагруженных осевой и поперечной силой

1. Расчет болтовых соединений, нагруженных осевой силой

При расчете конструкции прилагаемые нагрузки и используемый материал для резьбового соединения обычно известны, а требуется установить номинальный диаметр d резьбы болта и (или) число болтов z.

Поэтому расчет болтового соединения заключается в определении по прочности требуемого диаметра резьбы или числа болтов.

Резьбовые соединения без предварительного напряжения затяжки

Рис. 1. Резьбовые соединения без предварительного напряжения затяжки

Резьбовые соединения без предварительного напряжения затяжки, нагруженные только осевой силой, например болт для подвески грузовой скобы (рис. 1; а, б) или хвостовик грузового крюка (рис. 1, в), рассчитывают только на растяжение по формуле:

где Fа – осевая нагрузка, эквивалентная продольной силе; z – число болтов;

– расчетная площадь поперечного сечения болта.

Отсюда получаем (мм):

.

Пример. Грузоподъемная сила крана (рис. 1, в): а) G = 50 кН; б) G = 35 кН. Определить диаметр нарезанной части хвостовика крюка, изготовленного из стали СтЗ.

Хвостовик крюка рассматривается как незатянутый болт, работающий на растяжение. Для стали СтЗ, σт = 235…216 МПа, принимаем σт = 225 МПа.

При расчете резьбовых соединений, применяемых в подъемном оборудовании, допускаемые значения коэффициента запаса прочности [n] = 1,5…2, рекомендованные для статических нагрузок в общем машиностроении, необходимо увеличить в два раза.

Принимая для резьбы крюка крана [n] = 4, получаем:

При Fa = G, z = 1 внутренний диаметр резьбы хвостовика (мм):

Принимаем d=39 мм, р=4 мм. Получаем:

1.1. Резьбовые крепежные соединения с предварительным напряжением затяжки

Затяжку болтов, нагруженных осевой силой, с предварительным напряжением затяжки, обеспечивающих нераскрытие стыка или герметичность соединения, например, крепление крышек резервуаров под давлением жидкости или газа, учитывают кроме kзат=1,3 коэффициентом нагрузки K. Значение K зависит от многих факторов: характера нагрузки, материала и формы прокладок, шероховатости поверхности и числа поверхностей стыка, податливости болта – его деформировании под нагрузкой (с увеличением податливости болта и снижением податливости деталей уменьшается приращение нагрузки болта) и т. п. При практическом расчете таких соединений используют формулу:

принимая следующие значения коэффициента нагрузки К по условию нераскрытия стыка:

K = 1,45…2,3 при постоянной нагрузке; K = 2,7…4,3 при переменной нагрузке;

К = 1,5.. .2,8 по условию герметичности соединения при мягкой прокладке (войлок, резина);

К = 2,2.. .3,8 при металлической фасонной прокладке; К = 3,2…5,3 при металлической плоской прокладке.

Диаметр болта определяют при условии, что

Пример. Крышка подшипника червячного редуктора крепится к корпусу шестью винтами (рис. 2). Подобрать винты из стали СтЗ, [σр] = 115 МПа, если Fа = 4,5 кН.

Подшипниковый узел червячного редуктора

Рис. 2. Подшипниковый узел червячного редуктора

Винты (болты), прикрепляющие крышку к корпусу подшипника, должны быть затянуты в процессе сборки для обеспечения герметичности подшипникового узла. Помимо усилия затяжки винты воспринимают осевую нагрузку Fа.

Между корпусом редуктора и крышкой подшипника устанавливаем прокладку из технического картона, при этом К = 2,1 для мягкой прокладки; для метрической резьбы kзат = 1,3.

Расчет таких винтов ведем при условии, что Fa = Fз:

Принимаем 6 мм (М6), с учетом риска разрушения винтов М6, при затяжке следует принять винты М8.

2. Резьбовые крепежные соединения, нагруженные поперечной силой

Резьбовые крепежные соединения, нагруженные поперечной силой, перпендикулярной оси болта, имеют две конструктивные разновидности:

a) болт, поставленный в отверстие с зазором (рис. 3, а) и затянутый так, чтобы сила трения, возникающая между поверхностями соприкасающихся деталей, обеспечила нормальную работу соединения без относительного смещения деталей.

Читайте так же:
Диск по металлу толщина

Резьбовые крепежные соединения, нагруженные поперечной силой

Рис. 3. Резьбовые крепежные соединения, нагруженные поперечной силой

сила затяжки, где К = 1,2…1,5 – коэффициент запаса от взаимного сдвига деталей.

Такой болт работает на растяжение и кручение. Учитывая работу болта на кручение коэффициентом затяжки kзат = 1,3, получаем следующую расчетную зависимость:

где f – коэффициент трения между поверхностями соединяемых деталей.

Здесь расчетное напряжение обозначено σэкв, так как оно учитывает совместное влияние нормальных напряжений от растяжения болта и касательных напряжений, возникающих при его кручении. Отсюда следует, что

б) болт, поставленный в отверстие без зазора (рис. 3; б, в), диаметр которого определяют из расчетов на срез:

где S =πd 2 /4 – площадь сечения стержня болта в том месте,

где он подвергается срезу; d0=d+(1…2) мм – диаметр ненарезанной части болта (рис. 3, б); d – номинальный диаметр резьбы болта; δmin – наименьшая толщина соединяемых деталей; n – число плоскостей среза (рис. 3; б, в); z – число болтов.

Пример. Чугунный, СЧ 15, σвр=153 МПа, корпус подшипника, нагруженный силой Q=16 кН, прикрепляется к станине четырьмя болтами (рис. 4), δ=18 мм. Подобрать болты из стали СтЗ (σт=225 МПа) для двух случаев: болты поставлены с зазором; болты поставлены без зазора в отверстия из-под развертки.

Болты, соединяющие корпус подшипника со станиной, в рассматриваемом случае нагружены поперечной силой.

Чугунный корпус и параметры для вычислений

Рис. 4. Чугунный корпус и параметры для вычислений

Для болтов, поставленных в отверстия с зазорами, вычисляем допускаемое напряжение при растяжении. Принимая для стали СтЗ σт = 225 МПа и [n] = 2, получаем:

Принимаем f = 0,14. Коэффициент запаса от сдвига стыка K = 1,2; тогда при z = 4 получаем:

Принимаем d = 27 мм при Р = 3 мм.

Для болтов, поставленных без зазора в отверстия из-под развертки, определяем диаметр d0 из расчета на срез.

Принимая среднее значение допускаемого напряжения на срез

Для расчета соединения на смятие для чугуна СЧ15 σвр = 153 МПа, и следовательно:

Из уравнения прочности на срез определяем диаметр стального болта:

Из уравнения прочности на смятие определяем диаметр стального болта:

Следовательно, можно принять d=9 мм из расчета на срез; при этом номинальный диаметр резьбы болта d=8 мм (M8).

Класс прочности болтов и гаек

Класс прочности болтов обозначается двумя числами: первое число, умноженное на 100, определяет минимальное значение предела прочности материала σв в МПа; второе число, умноженное на 10 — отношение предела текучести к пределу прочности σтв в процентах (%).

Механические характеристики углеродистых и легированных сталей для изготовления болтов, винтов и гаек

Согласно ГОСТ 1759.4 механические характеристики конструкционных сталей, используемых для изготовления болтов, винтов и гаек, а также марки сталей должны соответствовать данным, указанным в таблицах ниже. Испытания на разрыв и ударную вязкость обязательны для болтов класса прочности 8.8 — 14.9.

Класс прочности болтов и гаек

БолтыГайкиσв, МПаσт, МПаδ , %aн, Дж/см 2Твердость HB
Класс прочностиМарка сталиКласс прочностиМарка сталиНе менее
3.6Ст3кп, Ст3сп, 10, 10кп4Ст3кп, Ст3сп300 . 40020025Не регламентируется90 . 150
4.620510, 10кп, 20400 . 5502402555110 . 170
4.810, 10кп10, 10кп, 2032014Не регламентируется
5.630, 356Ст5, 15, 15кп, 35500 . 7003002050140 . 215
5.810 * , 10кп ** , 20, 20кп, Ст3сп, Ст3кп40010Не регламентируется
6.635, 45, 40Г820, 20кп, 35, 45600 . 8003601640170 . 245
6.820, 20 кп4808Не регламентируется
6,954012
8.835 *** , 35Х, 38ХА, 45Г1035Х, 39ХА800 . 10006401260225 . 300
10.940Г2, 40Х, 30ХГСА, 16ХСН1240Х, 30ХГСА, 16ХСН1000 . 1200900940280 . 365
12.930ХГСА1430ХГСА1200 . 14001080840330 . 425
14.940ХН2МА40ХН2МА1400 . 16001260730390 и выше
Читайте так же:
Изготовление контура заземления частного дома

Стали, обозначенные знаками ** и ***, применяются при d ≤ 12 и d ≤ 16 мм соответственно.

Механические характеристики коррозионно-стойких, жаропрочных, жаростойких и теплоустойчивых сталей для изготовления болтов, винтов и гаек

При предъявлении жестких требований к коррозионной стокости, прочности, габаритам и массе соединения, применяют крепёжные детали из высокопрочных и жаропрочных сталей и сплавов.

Технические условия на болты, винты, шпильки и гайки

Болт шестигранный оцинкованный с гайкой

Класс прочности болта – технико-эксплуатационная характеристика, которая отражает предельную нагрузку на металлоизделие при скреплении деталей, показывает устойчивость к деформациям, ударам и разрыву.

Классы прочности

Классы прочности отражают предельную нагрузку при скреплении деталей.

По ГОСТу 1759.4-87 (ISO 898.1-78) метизы подразделяются на 11 групп: 3.6; 4.6; 4,8; 5.6; 5.8; 6.6; 6.8; 8.8; 9.8; 10.9; 12.9.

Чем выше значение, тем большее усилие способен выдержать крепеж, тем он прочнее и выносливее.

К категориям от 3.6 до 6.8 относят болты, предназначенные для эксплуатации в легких конструкциях, 8.8-12.9 – высоконадежные.

Механические свойства крепежей в зависимости от показателя прочности представлены ниже в таблице:

Класс прочностиНоминальное временное сопротивление, Н/мм²Твердость по Виккерсу (min/max), HVПредел текучести (min/max), МПа
3.630095/250180/190
4.6400120/250240
4.8400130/250320/340
5.6500155/250300
5.8500160/250400/420
6.6600190/250360/480
6.8600190/250640
8.8800250/335640/660
9.8900290/360720
10.91000320/380900/940
12.91200385/4351080/1100

Что наносится на шапку болта

На стандартном болте, сделанном по ГОСТ 7798-70, есть маркировка.

В нее входят:

  1. Класс прочности. Определяет степень нагрузки и сферу применения.
  2. Клеймо завода-изготовителя. Позволяет идентифицировать компанию, занимающуюся производством метизов.
  3. Стрелка. Указывает на левостороннюю резьбу.

где находится маркировка у болта

Стандартное расположение маркировки на болтах
Обозначения наносят на верхнюю часть головки. Они бывают выпуклыми и углубленными. Геометрию определяет производитель.

На болтах и винтах диаметром более 6 мм маркировка обязательна. На крепежах меньших размеров номер не ставят.

Что наносится на шапку болта

На стандартном болте есть маркировка с классом прочности.

На деталях малого размера или нестандартной формы применяют символы из циферблатной системы.

Расшифровка знаков на болтах из нержавеющего металла:

  1. Обозначение марки аустенитной стали:
      А2 – устойчивость к воздействию воды;
  2. А4 – стойкость к солям, щелочам, кислотам.
  3. Граница прочности – 50, 60, 80, что соответствует 500, 600, 800 МПа и классам 5.6(8), 6.6(8), 8.8.

Возможно заводское клеймо.

Изделия из мартенситного сплава маркируют аналогично углеродистым, при этом цифры внизу подчеркнуты. Стандартом разрешено не ставить точку в обозначении.

В БВП знаки указывают согласно ГОСТ 52644-2006.

В качестве примера: D 11.14 8.8 S ХЛ, где:

  • D – идентификатор производителя;
  • 11.14 – номер плавки;
  • 8.8 – граница прочности;
  • S – болт с 6-гранной увеличенной шляпкой;
  • «ХЛ» – климатическое исполнение (холодный регион).
Читайте так же:
Задние адаптеры к мотоблоку с рулевым управлением

Изделия из мартенситного сплава

Изделия из мартенситного сплава имеют заводское клеймо.

Условные обозначения на шпильки наносят, если диаметр резьбы превышает 12 мм.

Требования по ГОСТу

Метизы должны соответствовать прописанным в ГОСТах размерам, механическим свойствам, классу точности, нормам качества, не иметь крупных дефектов и следов коррозии.

На чертежах и в спецификациях инженеры отмечают болты строго по стандарту.

Что такое предел текучести и как его определить

Предел текучести σт – критическая нагрузка на разъемное соединение, при которой наступает необратимый процесс разрушения конструкции без увеличения воздействующей силы.

На параметр влияет температура. При ее повышении σт понижается.

Для расчета показателя существуют 2 формулы:

  1. По временному сопротивлению на растяжение: 1-ю цифру в обозначении класса прочности умножают на 100, затем умножают на 2-ю цифру, результат делят на 10. Так, для метизов группы 5.8 σт=400 МПа (5х100х8:10=400).
  2. По классу прочности: 1-ю и 2-ю цифры умножают друг на друга, затем на 10. Для категории 5.8: σт=400 МПа (5х8х10=400).

Предел текучести

Пределом текучести называется критическая нагрузка на разъемное соединение.

Чем выше предел текучести, тем дольше деталь способна находиться в состоянии напряжения, противодействовать динамическим и стационарным силам. При подборе крепежа учитывают 2- или 3-кратный запас прочности.

Область применения

Болтовое крепление на промышленной установке

Болтовые соединения высокой прочности предназначены для монтажа сложных строительных конструкций, которые будут подвергаться:

  • высоким температурным перепадам;
  • осадкам;
  • сильным и частым ветрам;
  • контакту с химическими веществами.

Так как размеры крепежа, предусмотренные ГОСТом, различаются, области применения метизов обширны:

  • станки, оборудование;
  • сельхозтехника, машиностроение;
  • строительство мостов, зданий;
  • судостроение;
  • промышленность, производство.

Фрикционное соединение на высокопрочных болтах прекрасно справляется с задачей крепкого и надежного монтажа конструкций, подвергающихся динамическим нагрузкам и вибрациям.

Широкое применение данный крепеж имеет в быту. Он идеален при ремонте квартир, балконов, надежно закрепит любые конструкции на бетонных стенах. Автолюбители не обходятся без таких болтов, ремонтируя свою машину, особенно крепления колес.

Класс прочности и марка стали

На качество изделий влияет содержание углерода в сплаве. С уменьшением количества вещества повышаются надежность, твердость и прочность детали.

Болты выпускают:

  • низкой прочности – из Ст 10, 20;
  • средней – из стали до 0,4% углерода (У4);
  • высокой – из конструкционных низко-, среднеуглеродистых и легированных сталей с упрочняющими добавками.

Необходимые свойства достигаются в результате термообработки (закалки) в электропечах. Каленый сплав отличается высокими эксплуатационными характеристиками.

Наиболее распространенные марки для изготовления БВП – Ст30ХГСА; Ст35; Ст35Х; Ст35ХГСА; Ст38ХА; Ст40Х; Ст40Х «Селект»; Ст20Г2Р.

Прочность узкоспециализированных болтов

Для БВП узкоотраслевого назначения предусмотрены отдельные стандарты и требования. Крепежи изготавливают увеличенными.

таблица стойкости болтов

Характеристика, определяющая прочность металла, – напряжение, соответствующее максимальному усилию и предшествующее разрыву.

К группе специализированных БВП относят мостовые, башмачные, анкерные, железнодорожные болты и т. д.

Некоторые из них предназначены для эксплуатации в сложных и экстремальных условиях, имеют маркировку:

  • «ХЛ» – для сурового климата с температурой до -60°С;
  • «У» – для областей со средним холодным (умеренным) режимом до -40°С.

Механические свойства прописаны в ГОСТ 22353-77, Р 52644-2006, 24379.1-80.

Правила затягивания БВП

Натяжение высокопрочных болтов производится в два этапа:

  1. Совмещают отверстия деталей под высокопрочные болты и фиксируют положение частей конструкции с помощью монтажных пробок.
  2. На первом этапе вставляют болтовой крепеж, вынимают пробки. Далее с помощью гайковертов, болтовой крепеж затягивают только до 50-90%. В начале натяжения головку крепежа необходимо придерживать от прокручивания. В случае невозможности устранить прокручивание элемент заменяют.
  3. На втором этапе закрепление производится полностью, с помощью динамометрических ключей. Натяжение болтов проводят после контроля соответствия геометрии всей конструкции относительно стандартов и правил, проверки плотности стяжки конструкции.
Читайте так же:
Как начертить объемный шестиугольник

Таблица крутящих моментов затяжки для болтов разных классов прочности

Отличные технические характеристики соединений, выполненных с помощью высокопрочных болтов, обеспечивают прочность всей конструкции. При условии соблюдения всех инструкций, конструкция будет служить многие десятилетия.

Удалось ли Вам решить свою проблему по рекомендациям из статьи?

Нет. Требуются дополнительные ответы. Сейчас спрошу в комментариях.

Частично. Еще остались вопросы. Сейчас отпишусь в комментариях.

Виды крепления болтов

Резьбовые соединения конструктивно отличаются друг от друга.

Болтовое

Болт – деталь, снабженная головкой и резьбой на разных концах. Резьба необходима для навинчивания гайки. Головку подхватывают снаружи гаечным ключом.

Для установки метиза на соединяемых поверхностях высверливают отверстия большего диаметра. С торцевой стороны снимают фаску.

Болтовое

Болтовое крепление легко заменить при обрыве.

Недостаток соединения – требует много места, что приводит к увеличению габаритов и веса конструкции.

Достоинство – легкая замена при обрыве.

Винтовое

винтовое крепление

Винт ввертывают в корпус специальным торцевым инструментом. Головка бывает разной формы, в т. ч. 6-гранной. Главное отличие – малая площадь установки.

Отрицательный момент: при монтаже резьба часто повреждается, извлечь часть крепежа трудно. Поэтому винтовое соединение не применяют при многократном монтаже/демонтаже.

С помощью шпилек

Шпилька – крепежное изделие цилиндрической формы без головки, на концах которого имеется резьба одинакового диаметра. На одной стороне выполнена тугая нарезка. Другой конец необходим для установки гайки.

С помощью шпилек

Крепление с помощью шпилек востребовано при частой сборке конструкции.

Элемент востребован при частой сборке/разборке конструкции и установке в труднодоступных местах. Шпилька может гнуться и терять прочность. От сильных нагрузок резьба часто срывается.

Важность правильного выбора крепежа

Болты, выпускаемые современной промышленностью, могут значительно отличаться по классам своей прочности, что зависит преимущественно от марки стали, которая была использована для их изготовления. Именно поэтому выбирать болты, соответствующие тому или иному классу, следует исходя из того, для решения каких задач их планируется использовать.

К примеру, для соединения элементов легкой ненагруженной конструкции подойдут болты более низкого класса прочности, а для крепления ответственных конструкций, эксплуатирующихся под значительными нагрузками, необходимы высокопрочные изделия. Наиболее примечательными из таких конструкций являются башенные и козловые краны, соответственно, болты, отличающиеся самой высокой прочностью, стали называть «крановыми». Характеристики таких крепежных элементов, используемых для соединения элементов самых ответственных конструкций, регламентируются требованиями ГОСТ 7817-70. Такие болты делают из высокопрочных сортов стали, что также оговаривается в нормативном документе.

Крепежные элементы, как известно, бывают нескольких видов: болты, гайки, винты, шпильки. Каждое из таких изделий имеет свое назначение. Для их изготовления используются стали разных классов прочности. Соответственно, будет различаться и маркировка болтов, а также крепежных элементов других типов.

Соединение болтов с помощью резьбы

Классификация резьб:

  • метрическая;
  • дюймовая;
  • трубная цилиндрическая;
  • коническая;
  • прямоугольная;
  • трапецеидальная;
  • упорная;
  • стандартизированная круглая.

Метрическая резьба – основной тип резьбового соединения. Ее параметрами являются номинальный диаметр и шаг резьбы в миллиметрах, устанавливаемые ГОСТ 8724-81.

Соединение болтов

Соединение болтов с помощью резьбы является надежным и технологичным.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector