Технічні характеристики болтів: вантажопідйомність і міцність

Вибираючи болти для створення роз'ємного різьбового з'єднання, важливо враховувати їхні найважливіші технічні характеристики — міцність і вантажопідйомність. Від цього залежить надійність кріплення, безпека експлуатації конструкції. У статті розглядається визначення цих параметрів, методи розрахунку і правила вибору. Усе це стане в пригоді перед покупкою.

Що таке міцність і вантажопідйомність болтів

В Україні для класифікації міцності болтів, різьбових шпильок і гайок використовується аналог міжнародного стандарту — ДСТУ ISO 898-1. Згідно з нормативним документом, міцність метизів описується двома цифрами, розділеними крапкою. Серед можливих значень: від 3.6 до 12.9 з додатковими 8 проміжними варіантами. Чим вищі обидві цифри, тим міцніше з'єднання.

Міцність болтів

Перша цифра вказує на тимчасовий опір матеріалу при зусиллі на розрив. Використовуються величини Н/мм², помножені на 100. Простими словами це можна назвати вантажопідйомністю. При збільшенні навантаження болт просто розривається, конструкції, що кріпляться на ньому, відпадають. Наприклад, болт із технічною характеристикою 9.8. У цьому випадку 9х100 і отримуємо 900 Н/мм². Саме таке навантаження витримає метиз. При переведенні в більш звичні значення вийде 91,71 кг/мм².

Межа плинності болтів

Друга цифра демонструє співвідношення межі плинності до опору на розрив. Для розрахунку отримане значення множиться на 10. Знову до нашого прикладу: болт із технічною характеристикою 9.8 — це: 9х8=72, а потім 72х10=720. Наведений результат вказує на межу плинності в 720 Н/мм². Якщо перевести її в більш звичний формат - 73,37 кг/мм². При такому впливі метиз деформується безповоротно, але при цьому залишиться цілим, тобто збереже вантажопідйомність. Однак повторно використовувати його вже не вийде. Можливо, з'єднання стане нерозбірним, його доведеться розрізати.

Закріпимо все це на практиці. Болт із класом 9.8, залишиться цілим, якщо на нього чинити навантаження в розмірі 720 Н/мм². Але він витягнеться або вигнеться, стане тоншим у деяких місцях, втративши свої початкові властивості. Якщо збільшити навантаження до 900 Н/мм², кріплення розірветься, втративши свою вантажопідйомність.

Як визначається міцність і вантажопідйомність болтів

Клас міцності болтів перевіряється дослідним шляхом у лабораторних умовах:

1. Використовується спеціальний стенд із Г-подібними верхніми і нижніми затискачами.

2. У верхні ставиться капелюшок болта.

3. У нижні розміщується накручена на різьбову частину болта гайка.

4. Стенд починає розтягувати кріплення.

5. Підключені датчики відстежують навантаження.

6. Таким чином фіксується межа опору плинності, а також остаточна міцність на розрив, коли металовиріб руйнується, розпадаючись на дві частини.

Як правильно вибрати болти за міцністю

Щоб правильно підібрати болти для конкретної конструкції, враховують такі чинники:

   Проектне навантаження на місце з'єднання, розраховане інженерами;

   Тип металу. У вуглецевої та нержавіючої сталі різні показники. Наприклад, високовуглецева сталь має меншу різницю між межею плинності та розривом, а леговані метали можуть сильно гнутися, але при цьому не розриватися;

   Поперечний переріз кріплення. Домогтися необхідної вантажопідйомності можна кількома способами. У першому випадку необхідно використовувати болти більш високого класу міцності. У другому - можна задіяти металовироби меншого класу міцності, але збільшеного перетину. Це залежить від діаметра монтажних отворів;

   На підставі готової таблиці міцності болтів визначають мінімально допустимий показник параметрів кріплення для установки в конкретному місці;

   Потім закладають запас у 50-70%, що підвищує загальну надійність конструкції на випадок незапланованих перевантажень.

Нижче наводимо приклад деяких значень із таблиці, що демонструють технічні характеристики різних болтів. Перша колонка демонструє діаметр різьби, а решта - клас міцності. Перетин рядків і колонок вказує на навантаження разриву в кН.

Вибравши відповідні за характеристиками болти для конкретної конструкції, не забудьте, що гайки повинні володіти такими ж характеристиками. В іншому разі надійність з'єднання знизиться.