RU2219391C1

RU2219391C1 - Bolt

Info

Publication number: RU2219391C1
Application number: RU2002120888/11A
Authority: RU
Inventors: В.В. Дербугов; А.В. Кручинкин; Ю.П. Медников; А.С. Платонов; нский А.С. Р; А.С. Рянский; А.М. Храмушин
Original assignee: Дербугов Владимир Васильевич; Кручинкин Алексей Васильевич; Медников Юрий Петрович; Платонов Александр Сергеевич; Рянский Александр Станиславович; Храмушин Алексей Михайлович
Priority date: 2002-08-07
Filing date: 2002-08-07
Publication date: 2003-12-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: invention relates to fastening devices. Proposed bolt has head and body with plain and threaded parts. Bolt head is of cap type. Ratio of maximum diameter of bolt head to its height is (2.4-2.6):1. Bolt head has round, oval or ellipsoidal shape in plan. Part of bolt body adjoining the head is combination, being first smooth cylindrical changing into narrowing smooth conical and then again into smooth cylindrical part. Length of each said section of bolt body corresponds to thickness of members to be connected by bolt. Ratio of diameters of cylindrical smooth parts of bolt body is 1:(0.95-0.98). smaller diameter of smooth part of bolt body is 1/10-1/12 of maximum diameter of threaded part of bolt body. Bolt is made of structural chromium steel containing by mass: 0.37-0.42% of carbon; 0.8-1.1% of chromium; 0.5-0.8% of manganese and 0.17-0.3% of silicon. Hardness of bolt after thermal treatment is 302-380 HB, ultimate tensile strength is 104-135 kgf/sq. mm, reduction of area is 35-60% and elongation is 6-16%. EFFECT: increased load-bearing capacity and improved reliability of bolt joint. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а именно, к устройствам для соединения металлоконструкций, в первую очередь в мостостроении, и может быть использовано для соединения мостовых металлических конструкций. The invention relates to the field of mechanical engineering, and in particular, to devices for connecting metal structures, primarily in bridge building, and can be used to connect bridge metal structures.

Известен болт, содержащий головку и стержень с гладкой и резьбовой частями (см. ГОСТ 15163-78). A known bolt containing a head and a rod with smooth and threaded parts (see GOST 15163-78).

Однако известный болт обладает недостаточной несущей способностью соединения при работе болтов только на срез и смятие, а соединяемых элементов только на смятие, недостаточной надежностью болтового соединения, имеет опасность сдвига по контактам, требует при своем использовании применения операции по пескоструйной очистке контактных поверхностей в процессе изготовления и подготовки мостовых конструкций к соединению, вызывает необходимость дотяжки в процессе эксплуатации конструкций на знакопеременных и вибрационных нагрузках. However, the known bolt has insufficient bearing capacity of the connection when the bolts work only for shearing and crushing, and the connected elements only for crushing, insufficient reliability of the bolted connection, has the danger of shear along the contacts, requires the use of sandblasting operations on the contact surfaces during manufacturing and preparation of bridge structures for connection, makes it necessary to retract during operation of structures at alternating and vibrational loads.

В основу изобретения положена задача создания болта, позволяющего при своем использовании для соединения, например, мостовых металлических конструкций добиться повышения несущей способности соединения при работе болтов только на срез и смятие, а соединяемых элементов только на смятие, повысить надежность болтового соединения, свести к минимуму опасность сдвига по контактам, полностью исключить операцию по пескоструйной очистке контактных поверхностей при подготовке мостовых конструкций к соединению, а также исключить необходимость дотяжки в процессе эксплуатации конструкций на знакопеременных и вибрационных нагрузках. The basis of the invention is the task of creating a bolt that allows, when used for connecting, for example, bridge metal structures, to increase the bearing capacity of the connection when the bolts work only for shearing and crushing, and of the elements to be connected only for crushing, to increase the reliability of the bolted connection, to minimize danger contact shear, completely eliminate the operation of sandblasting contact surfaces when preparing bridge structures for connection, and also eliminate the need retractors during operation of structures on alternating and vibrational loads.

Поставленная задача решается тем, что предложен болт, содержащий головку и стержень с гладкой и резьбовой частью, отличительной особенностью которого является то, что головка болта выполнена грибовидной формы, при этом отношение ее максимального диаметра к высоте выбрано равным (2,4-2,6):1, головка болта в плане имеет круглую, овальную или эллипсовидную форму, прилегающая к головке гладкая часть стержня болта выполнена комбинированной, сначала цилиндрической, переходящей в сужающуюся коническую и затем снова в цилиндрическую, при этом длина каждой из этих гладких частей стержня болта соответствует толщине соединяемых болтом элементов, а соотношение диаметров цилиндрических гладких частей стержня болта выбрано равным 1:(0,95-0,98), причем меньший диаметр гладкой части стержня болта составляет 1,10-1,12 от максимального диаметра резьбовой части стержня болта, при этом болт выполнен из конструкционной хромистой стали с содержанием углерода 0,37-0,42 мас.%, хрома 0,8-1,1 мас. %, марганца 0,5-0,8 мас.% и кремния 0,17-0,3 мас.%, а его твердость после термообработки выбрана равной 302-380 НВ, временное сопротивление при растяжении 104-135 кгс/мм², относительное сужение 35-60% и относительное удлинение 6-16%.The problem is solved in that a bolt is proposed that contains a head and a shaft with a smooth and threaded part, the distinguishing feature of which is that the bolt head is made mushroom-shaped, with the ratio of its maximum diameter to height being selected (2.4-2.6 ): 1, the bolt head in plan has a round, oval or ellipsoidal shape, the smooth part of the bolt shaft adjacent to the head is made combined, first cylindrical, turning into a tapered conical and then again into a cylindrical one, with the length each of these smooth parts of the bolt rod corresponds to the thickness of the elements connected by the bolt, and the ratio of the diameters of the cylindrical smooth parts of the bolt rod is chosen to be 1: (0.95-0.98), and the smaller diameter of the smooth part of the bolt rod is 1.10-1.12 from the maximum diameter of the threaded part of the bolt rod, while the bolt is made of structural chrome steel with a carbon content of 0.37-0.42 wt.%, chromium 0.8-1.1 wt. %, manganese 0.5-0.8 wt.% and silicon 0.17-0.3 wt.%, and its hardness after heat treatment was chosen equal to 302-380 HB, the tensile strength is 104-135 kgf / mm ² , a relative narrowing of 35-60% and a relative elongation of 6-16%.

В течение длительных экспериментальных сравнительных испытаний известных и предложенных болтов было установлено, что с использованием всех выбранных и отличительных параметров предложенного технического решения создан болт, который при своем использовании для соединения, например, мостовых металлических конструкций позволил повысить несущую способность соединения при работе болтов только на срез и смятие, а соединяемых элементов только на смятие, повысил надежность болтового соединения, при этом удалось свести к минимуму опасность сдвига по контактам и полностью исключить операцию по пескоструйной очистке контактных поверхностей при подготовке мостовых конструкций к соединению, а также исключить необходимость дотяжки в процессе эксплуатации конструкций на знакопеременных и вибрационных нагрузках. During long experimental comparative tests of known and proposed bolts, it was found that using all the selected and distinctive parameters of the proposed technical solution, a bolt was created that, when used for connecting, for example, bridge metal structures, increased the bearing capacity of the joint when the bolts work only for shear and crushing, and the connected elements only to crush, increased the reliability of the bolted connection, while managing to minimize the danger shift contacts and completely eliminate the operation for sandblasting of the contact surfaces in the preparation of a compound of the bridge structure, as well as eliminate the need for tightness during operation on alternating structures and vibration loads.

Кроме того, использованием предложенной конструкции болта не потребовало изменения существующей технологии изготовления на мостовых заводах конструкций мостов со сверлением цилиндрических отверстий. При этом изменения заводской технологии изготовления болтов касаются только формирования тела болта. In addition, the use of the proposed bolt design did not require a change in the existing manufacturing technology for bridge structures with drilling of cylindrical holes in bridge plants. In this case, changes in the factory technology for manufacturing bolts concern only the formation of the body of the bolt.

Сущность предложенного технического решения поясняется чертежом, где показан предложенный болт. Болт содержит головку 1 грибовидной формы и стержень с гладкой частью и резьбовой частью 5 с диаметром М. Гладкая часть стержня болта выполнена комбинированной, сначала цилиндрической 2 с диаметром d₁, переходящей в сужающуюся коническую часть 3 и затем снова в цилиндрическую 4 с меньшим диаметром d₂. Максимальный диаметр D головки 1 болта составляет 2,4-2,6 ее высоты Н. Головка болта в плане выполнена круглой, овальной или эллиптической формы (не показано). Меньший диаметр d₂ гладкой части стержня болта составляет 1,10-1,12 от максимального диаметра М резьбовой части 5 стержня болта. Болт выполняется с длинами конической и цилиндрических частей гладкой части стержня болта в соответствии с толщинами соединяемых болтом элементов, например листовых элементов моста.The essence of the proposed technical solution is illustrated by the drawing, which shows the proposed bolt. The bolt contains a mushroom-shaped head 1 and a shaft with a smooth part and a threaded part 5 with a diameter M. The smooth part of the bolt shaft is made combined, first cylindrical 2 with a diameter d ₁ , turning into a tapering conical part 3 and then again into a cylindrical 4 with a smaller diameter d ₂ . The maximum diameter D of the head 1 of the bolt is 2.4-2.6 of its height N. The head of the bolt in the plan is made of a round, oval or elliptical shape (not shown). The smaller diameter d _{2 of the} smooth part of the bolt rod is 1.10-1.12 of the maximum diameter M of the threaded part 5 of the bolt rod. The bolt is made with the lengths of the conical and cylindrical parts of the smooth part of the bolt rod in accordance with the thicknesses of the elements connected by the bolt, for example, sheet elements of the bridge.

При сборке соединения, например мостовых металлических конструкций, с использованием предложенных высокопрочных болтов вначале обеспечивают совпадение отверстий в соединяемых элементах калиброванными пробками и плотное стягивание пакета обычными сборочными болтами. При этом используется минимальное необходимое число калиброванных пробок и сборочных болтов. Затем во все свободные цилиндрические отверстия устанавливают конические высокопрочные болты предложенной конструкции с натяжением их гайковертами до плотного стягивания пакета и полного заполнения отверстия конической частью болта. За счет плотной посадки конической части предложенного болта в цилиндрическом отверстии происходит переформирование этого отверстия в коническое в процессе постановки и натяжения предложенного болта до расчетных усилий. Процесс переформирования цилиндрического отверстия в коническое обеспечивается высокими твердостью и прочностью предложенного болта, которые в два раза превышают твердость и прочность материала соединяемых элементов. When assembling a connection, for example, bridge metal structures, using the proposed high-strength bolts, they first ensure that the holes in the connected elements are aligned with calibrated plugs and tightly tighten the bag with ordinary assembly bolts. The minimum required number of calibrated plugs and assembly bolts is used. Then, in all free cylindrical openings, conical high-strength bolts of the proposed design are installed with their wrenches being tightened until the package is tightly tightened and the hole is completely filled with the conical part of the bolt. Due to the tight fit of the conical part of the proposed bolt in a cylindrical hole, this hole is transformed into a conical one in the process of setting and tensioning the proposed bolt to the calculated forces. The process of transforming a cylindrical hole into a conical one is ensured by the high hardness and strength of the proposed bolt, which are twice the hardness and strength of the material of the connected elements.

Claims

A bolt containing a head and a shaft with a smooth and threaded part, characterized in that the bolt head is made mushroom-shaped, while the ratio of its maximum diameter to height is chosen to be (2.4 - 2.6): 1, and the bolt head in plan has a round, oval or ellipsoidal shape, the smooth part of the bolt rod adjacent to the head is made combined, first cylindrical, turning into a tapering conical and then again into a cylindrical one, while the length of each of these smooth parts of the bolt rod corresponds to the thickness x the bolt of the elements, and the ratio of the diameters of the cylindrical smooth parts of the bolt rod is chosen equal to 1: (0.95 - 0.98), and the smaller diameter of the smooth part of the bolt rod is 1.10 - 1.12 of the maximum diameter of the threaded part of the bolt rod, when this bolt is made of structural chrome steel with a mass content of: carbon 0.37 - 0.42%, chromium 0.8 - 1.1%, manganese 0.5 - 0.8% and silicon 0.17 - 0.3 %, and its hardness after heat treatment was chosen equal to 302-380 HB, tensile strength 104-135 kgf / mm, a relative narrowing of 35-60% and a relative impact shedding 6 - 16%.