Sambungan gesekan pada baut kekuatan tinggi

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-17 18:55

Sambungan gesekan memiliki daya dukung yang tinggi dan kurang padat karya dibandingkan sambungan las. Karena itu, mereka banyak digunakan dalam produksi struktur logam bangunan. Mendapatkan gaya gesekan yang diperlukan dalam sambungan dicapai dengan berbagai cara - peledakan abrasif dan perlakuan api, serta menggunakan komposisi perekat.

Deskripsi dan aplikasi

Dalam teknik mesin, ada 2 jenis sambungan baut menurut sifat perpindahan gaya di dalamnya:

• Tahan geser. Paling sering mereka dirancang pada baut dengan akurasi kasar, normal dan meningkat (jarang kekuatan tinggi). Kekuatan pengetatan tidak terkontrol. Perhitungan memperhitungkan tegangan tarik, tekan dan geser internal, tetapi tidak memperhitungkan gaya gesek.
• Gesekan (tahan geser). Gaya eksternal dilawan oleh gaya gesekan yang timbul pada bidang kontak bagian-bagian yang akan disambung. Gesekan ini disebabkan oleh beban awal baut pengencang, yang seharusnya maksimal. Oleh karena itu, pada sambungan seperti itu, perangkat keras berkekuatan tinggi dengan termaldiproses.

Tipe terakhir dibagi menjadi 2 subkategori: gesekan dan sambungan geser-gesekan, di mana satu bagian dari gaya ditransmisikan melalui gesekan, dan yang lainnya melalui penghancuran.

Kelemahan sambungan ini adalah tingginya biaya pengencang. Di sisi lain, penggunaan sambungan gesekan pada baut kekuatan tinggi meningkatkan keandalan dan mengurangi jumlah pengelasan lapangan. Dengan demikian, kompleksitas perakitan berkurang hampir 3 kali lipat. Jenis sambungan ini digunakan pada konstruksi bangunan industri, pada konstruksi jembatan, crane, dan struktur kisi lainnya yang mengalami getaran atau beban dinamis.

Arah yang menjanjikan dalam pengembangan solusi konstruktif ini adalah penggunaan pelapis konservasi yang dapat dilepas dan penggunaan teknologi manufaktur "blok", ketika perakitan dan pengecatan unit yang diperbesar dilakukan di pabrik, dan hanya hasil akhir pemasangan dilakukan di lokasi konstruksi.

Faktor kekasaran

Kekasaran permukaan yang diperlukan, yang memberikan gaya gesekan yang dihitung, dicapai dengan abrasif, perlakuan api pada permukaan perkawinan atau dengan menggunakan pelapis khusus. Koefisien gesekan untuk perhitungan diambil dari tabel di bawah ini.

Jenis pemrosesan	Koefisien gesekan
Tanpa Pelestarian
Menyikat	0, 35
Tembakan peledakan	0, 38
Potong api	0, 42
Shot- atau sandblasting	0, 58
Shot blasting, pembersihan kedua bagian, pemanasan api hingga 300 °C di sekitar lubang baut. Area perlakuan panas - tidak kurang dari ukuran washer	0, 61
Dengan pelestarian berikutnya
Detail pertama - peledakan pasir atau tembakan, pengawetan dengan lem. Bagian kawin kedua - disikat, tidak ada pengawetan lebih lanjut	0, 5

Jenis pemrosesan harus ditunjukkan pada gambar. Permukaan perkawinan benar-benar bebas dari es, salju, minyak, kerak, karat, dan kontaminan lainnya sebelum pemasangan baut.

Sandblasting

Persyaratan berikut berlaku untuk pembersihan struktur logam dengan sambungan gesekan menggunakan teknologi sandblasting:

• kekasaran permukaan yang disiapkan - tidak lebih dari Ra 6, 3;
• penghapusan lengkap oksida dan karat (pemurnian tingkat 2 menurut GOST 9.402-2004);
• tingkat degreasing permukaan - yang pertama (waktu istirahat film air - lebih dari 1 menit, tidak ada noda minyak pada kertas saring);
• pembersihan awal udara tekan yang masuk ke sandblaster dari minyak dan uap air (ini dikendalikan setidaknya 1 kali per shift);mengeringkan pasir kuarsa hingga kadar air tidak lebih dari 2%.

Setelah sandblasting, debu harus dihilangkan dari permukaan dengan meniupkan udara atau menyeka dengan kain bersih.

Perawatan api

Api oxy-acetylene digunakan saat membersihkan bagian dengan obor gas. Produk pembakaran (oksida) selanjutnya dihilangkan dengan sikat kawat. Dalam hal ini, Anda tidak dapat membuat logam bersinar. Pembersihan api hanya dapat digunakan untuk bagian dengan ketebalan minimal 5 mm, untuk menghindari lengkungan termalnya. Pemrosesan dilakukan dalam mode berikut:

• tekanan oksigen - 0,6 MPa, asetilen dalam silinder - 0,05 MPa;
• suplai oksigen - maksimum (inti api harus keluar dari nozzle pemanas, tetapi tidak padam);
• kecepatan perjalanan obor - 1 m/mnt (untuk struktur logam berdinding tipis 5-10 mm - 1,5-2 m/mnt);
• pass berikutnya harus tumpang tindih dengan yang sebelumnya 15-20mm;
• sudut obor hingga 45°.

Selama operasi teknologi ini, burner khusus dengan api lebar digunakan.

Shot dan pembersihan kuas

Sebelum diproses dengan sikat logam (disikat), cat dihilangkan dari permukaan dengan pelarut atau dengan metode api-gas. Tidak mungkin untuk membersihkan bagian menjadi kilau logam, karena ini mencegah pembentukan koefisien gesekan yang tepat. Pekerjaan dilakukan dengan menggunakan pneumatik mekanis atau listrikalat. Sisa debu dihilangkan dengan meniup dengan udara atau sikat rambut.

Untuk shot blasting, digunakan tembakan keping (chopped) baja atau besi cor dengan fraksi 0,8-1,2 mm. Mesin shot blast menggunakan cast iron shot.

Pelapis

Untuk meningkatkan gaya gesekan pada sambungan flensa dan gesekan, bahan perekat juga digunakan - lem. Sebagai pelapis gesekan, digunakan komposisi yang komponen utamanya adalah resin epoksi, dan tambahan adalah pengeras, pelarut, akselerator atau isopropanol.

Pekerjaan perakitan dilakukan dengan urutan sebagai berikut:

1. Elemen struktural berukuran besar dibersihkan dengan salah satu metode yang dijelaskan di atas, kecuali untuk nyala gas, dan juga dihilangkan lemaknya. Interval waktu antara pembersihan dan perekatan tidak boleh lebih dari 0,5 hari. Penyimpanan sekaligus dilakukan dalam kondisi kelembaban tidak lebih dari 80%.
2. Lem disiapkan segera sebelum digunakan.
3. Komposisi perekat diterapkan pada permukaan elemen yang lebih kecil dan diisi dengan bubuk silikon karbida setebal 2 mm, digulung dengan roller logam. Diperbolehkan merekatkan kedua bagian yang bersentuhan dengan lem. Dalam waktu 1-2 jam, lem yang baru disiapkan akan habis seluruhnya.
4. Hapus kelebihan bedak dengan memutar bagian dan membuat beberapa ketukan.
5. Simpan waktu sampai epoksi benar-benar sembuh.
6. Sambungan gesekan dipasang pada baut berkekuatan tinggi.

Kualitas perangkat keras

Pengencang untuk sambungan gesekan harus disertai dengan sertifikat mutu. Baut, ring dan mur disiapkan sebagai berikut:

• pembersihan lemak konservasi dalam larutan basa (paparan dalam wadah selama 15-20 menit);
• pengeringan, tiup dengan udara terkompresi;
• threading dengan kunci pas atau mesin bubut;
• pelumasan minyak mineral;
• set lengkap baut dengan mur berpasangan yang digunakan selama berjalan;
• penyimpanan sampai pekerjaan perakitan (tidak lebih dari 10 hari).

Perhitungan sambungan gesekan

Parameter koneksi yang paling penting dari jenis ini adalah:

• koefisien gesekan pada permukaan kontak, ditentukan dari tabel di atas, tergantung pada jenis pemrosesan;
• rasio torsi baut;
• kekuatan pengencangan baut;
• torsi diperlukan untuk mendapatkan nilai yang diperlukan dari indikator sebelumnya.

Nilai torsi yang dihitung ditemukan dengan rumus:

M=K∙N∙d_{nom, di mana K adalah faktor torsi yang ditentukan menurut GOST 22356-77;}

N – gaya tarik baut, kN;

d_{nom – diameter nominalnya, mm.}

Nilai N ditentukan dengan rumus:

N=σ_r∙S_{n∙ k,}

dimana _r adalah kekuatan tarik bahan baut, N/mm^2;

S_n – luas penampang baut,bersih, mm^2;

k – koefisien kondisi kerja (untuk struktur baja dan jembatan jalan sama dengan 1).

Gaya yang dihasilkan dalam satu kontak baut ditemukan dengan rumus:

N_{1=N∙Μ/ɣ, di mana adalah koefisien keandalan, dipilih tergantung pada jumlah baut dalam sambungan.}

Jumlah minimum baut kekuatan tinggi yang diperlukan ditentukan sebagai berikut:

n=P/(k∙N_{1∙s), di mana P adalah beban longitudinal yang bekerja, kN;}

s – jumlah kontak dalam koneksi.

Perakitan

Aturan untuk membuat sambungan gesek harus memenuhi persyaratan teknis berikut:

• Sebelum perakitan, perlu untuk mempersiapkan permukaan menggunakan salah satu metode di atas (sesuai dengan dokumentasi proyek), menghilangkan gundukan dan gerinda yang mencegah bagian-bagian dari pas.
• Selama pengangkutan dan penyimpanan antara suku cadang, minyak atau kontaminasi pada permukaan yang disiapkan harus dikecualikan. Jika hal ini tidak dapat dihindari, maka diperlukan prosedur pembersihan kedua.
• Pada tahap pertama perakitan, bagian-bagiannya disejajarkan dengan lubang menggunakan colokan pemasangan.
• Pasang baut dengan ring (tidak lebih dari satu di bawah kepala baut dan mur), kencangkan dengan mur 50-90% dari gaya yang dihitung dan periksa kekencangan sambungan.
• Sesuaikan torsi pengencangan yang dihitung dengan kunci momen.
• Gunakan dempul atau campuran primer dengansemen, tanah liat putih, kapur. Ini dilakukan untuk menutup sambungan dari kelembapan.

Pemeriksaan kualitas

Kontrol kualitas dilakukan di semua tahap persiapan dan perakitan. Hasil pemeriksaan antar operasional dicatat dalam log pembuatan sambungan lapangan.

Kompleks pekerjaan tersebut mencakup operasi berikut:

• kontrol kualitas bahan baku, komponen, produk yang dibeli;
• memeriksa kondisi alat, kunci pas torsi tara;
• kontrol pembersihan permukaan dan persiapan perangkat keras;
• Memeriksa kerapatan pengencangan sambungan (menggunakan probe);
• kontrol torsi pengencangan selektif;
• kontrol tekanan;
• sampel uji (seperti yang dipersyaratkan oleh pelanggan pekerjaan sipil).