Gedetailleerde beschrijving van boutverbindingen in staalconstructies

Bouten van stalen structuur verschillen aanzienlijk van gewone mechanische bouten wat betreft verbindingsvormen, krachtdragende mechanismen en constructieprocessen. Afhankelijk van de spanningsklassen, gebruiksomstandigheden en ontwerpvereisten worden verbindingen in de staalconstructietechniek hoofdzakelijk onderverdeeld in twee categorieën: gewone boutverbindingen en zeer sterke boutverbindingen. Elk verbindingstype varieert sterk in nauwkeurigheidseisen, normen voor gatdiameters, krachtdragende principes en toepasselijke scenario's.

1. Gewone boutverbindingen

Gewone bouten worden geclassificeerd in drie precisieklassen A, B en C op basis van productienauwkeurigheid. Kwaliteiten A en B zijn verfijnde bouten, terwijl klasse C een ruwe bout is. Tenzij anders gespecificeerd, worden ruwe bouten van klasse C standaard gebruikt voor conventionele verbindingen in staalconstructies. In termen van vorm en structuur omvatten gewone bouten zeskantbouten, bouten met dubbele kop, bouten met verzonken kop en andere typen.

Ruwe bouten van klasse C kenmerken zich door een lage bewerkingsnauwkeurigheid en een grote wandspeling. Ze worden voornamelijk gebruikt voor de voormontage van staalconstructiewerkplaatsen, het voorspannen van geklonken componenten, tijdelijke positionering en bevestiging vóór de formele installatie van zeer sterke bouten, en tijdelijke bevestiging vóór het lassen van knooppunten. Wanneer ze worden gebruikt als vaste bouten, moeten ze volledig worden vastgedraaid nadat de componenten zijn uitgelijnd, met betrouwbare anti-loslatingsmaatregelen die zijn uitgerust om losraken en verschuiven tijdens de constructie te voorkomen.

1.1 Verfijnde bouten (klasse A/B)

Verfijnde boutenbeschikken over een hoge bewerkingsnauwkeurigheid, kleine schroeftolerantie en minimale montagespeling, waardoor een strakke pasvorm tussen de schroefstang en het boutgat wordt bereikt. Ze stellen strenge eisen aan de nauwkeurigheid van het maken van gaten en de nauwkeurigheid van het bewerken van schroefstangen en moeten tijdens de installatie door zacht tikken in plaats van krachtig kloppen op hun plaats worden gezet. Verfijnde bouten zijn geschikt voor precieze structurele verbindingen die frequente demontage en montage vereisen of die niet kunnen worden geklonken. Ze worden meestal toegepast bij de assemblage van mechanische apparatuur en zelden bij het bouwen van staalconstructies.

2. Zeer sterke boutverbindingen

Volgens mechanische ontwerpmodi zijn bouten met hoge sterkte voor staalconstructies onderverdeeld in wrijvingstype en lagertype. De twee typen zijn identiek wat betreft materiaal, specificatie en mechanische eigenschappen, en verschillen alleen wat betreft ontwerpcriteria voor slipcontrole en mechanismen voor het beoordelen van fouten. In termen van structurele vormen worden ze geclassificeerd in grote zeshoekige bouten met hoge sterkte en bouten met hoge sterkte van het torshear-type.

2.1 Wrijvingstype boutverbinding met hoge sterkte

Zeer sterke bouten van het wrijvingstype compacteren verbindingsplaten door de voorspankracht van de bout en brengen externe belastingen over door statische wrijving die wordt gegenereerd op het contactoppervlak van stalen platen. Er is geen slip toegestaan ​​bij de verbindingsverbinding en de bouten dragen geen schuifkracht. Elke slip op het plaatoppervlak wordt beoordeeld als een mislukte verbinding. Om de wrijvingscoëfficiënt te verbeteren, kan het contactoppervlak van stalen componenten worden behandeld door zandstralen en kogelstralen om een ​​uniform verroest oppervlak te vormen, wat de slipweerstand verbetert en de plaatsing van de bout optimaliseert. De diameter van het montagegat van bouten met hoge sterkte van het wrijvingstype is 1,5 mm tot 2,0 mm groter dan de nominale boutdiameter.

2.2 Lagertype boutverbinding met hoge sterkte

Zeer sterke bouten van het lagertype dragen belastingen over op basis van wrijving op het plaatoppervlak onder normale werkomstandigheden. Wanneer de belasting het wrijvingsdraagvermogen overschrijdt, is een kleine slip van de verbindingen toegestaan ​​en wordt de spanning gezamenlijk gedragen en overgedragen door de schuifweerstand van boutstangen en de draagdruk van plaatgatwanden. De faalwijzen komen overeen met die van gewone bouten, namelijk falen door afschuiven van bouten of breken van stalen plaatlagers. De diameter van het montagegat van zeer sterke bouten van het lagertype is 1,0 mm tot 1,5 mm groter dan de nominale boutdiameter. CNC-boormachines en boormallen krijgen prioriteit bij het nauwkeurig boren van gaten om de nauwkeurigheid van de gatpositie te garanderen.

Kernverschillen tussen de twee soorten bouten met hoge sterkte: Bouten van het wrijvingstype hanteren een antislipontwerpcriterium met een hogere veiligheidsmarge en stabiliteit, geschikt voor constructies onder trillingsbelasting, dynamische belasting en grote dragende omstandigheden; bouten van het lagertype zorgen voor beperkte slip en hebben een hoger draagvermogen, toepasbaar voor statische belastingsconstructies.

2.3 Grote zeshoekige bout met hoge sterkte

Een compleet groot zeskantboutsamenstel met hoge sterkte bestaat uit één zeer sterke bout, één moer en twee ringen.

Vóór de formele constructie worden ruwe bouten gebruikt voor tijdelijke bevestiging en nauwkeurige uitlijning van componenten. Na kalibratie worden de ruwe bouten in de boutgroep vervangen door bouten met een hoge sterkte, opeenvolgend vanuit het midden naar beide zijden, gevolgd door aanvankelijk vastdraaien, herhaaldelijk vastdraaien en uiteindelijk vastdraaien. Tijdens de montage moet aan elke kant van de boutstang één sluitring worden geïnstalleerd.

Constructiekoppelnormen: Het initiële aanhaalmoment bedraagt ​​50% van het uiteindelijke aanhaalmoment; het herhaalde aanhaalmoment is gelijk aan het uiteindelijke aanhaalmoment, waardoor gaten in de montage worden geëlimineerd en de voorspankracht van de bout uniform wordt gemaakt. De berekeningsformule voor het uiteindelijke aanhaalmoment: Tc=K×Pc×d. Waarbij: Tc=eindaanhaalmoment (N·m); K=koppelcoëfficiënt; Pc=voorspankracht constructie (kN); d=nominale boutdiameter (mm). Momentsleutels moeten vóór elk gebruik worden gekalibreerd om de nauwkeurigheid van de constructie te garanderen.

2.4 Torshear-type boutmontage met hoge sterkte

Een compleet torshear-typehoge sterkte bout Het geheel bestaat uit één torseerbout, één moer en één ring, waarbij slechts één ring aan de moerzijde is geïnstalleerd in plaats van dubbelzijdige ringen.

De berekeningsformule voor het initiële aanhaalmoment: Tc=0.065×Pc×d. Waarbij: Tc=aanvankelijk aanhaalmoment (N·m); Pc=voorspankracht constructie (kN); d=nominale boutdiameter (mm). Voor het laatste vastdraaien wordt een speciale torsiesleutel gebruikt, die wordt voltooid zodra de pruimenbloesemstaart aan het boutuiteinde is losgedraaid. Torshear-bouten hebben een hoge controleerbaarheid van de constructiekwaliteit, waarbij kwaliteitstoezicht gericht is op inspectie en procescontrole van het hele proces.