1 Вступ
Болти є найбільш широко використовуваними кріпильними елементами в інженерних конструкціях, які безпосередньо визначають стійкість з'єднання та загальну безпеку сталевих конструкцій у будівлях, мостах та механізмах. Як нового типу в зборівисокоміцний кріплення, високоміцні болти на зріз на кручення мають такі чудові переваги, як зручна конструкція, точна сила попереднього затягування, рівномірне з’єднання та відмінні сейсмічні характеристики. Вони широко застосовуються та вивчаються в різних проектах сталевих конструкцій, слугуючи основними компонентами для з’єднань у сучасних збірних будівлях і конструкціях для важких умов. У цьому документі систематично описано структурну конфігурацію, принцип роботи та основні механічні властивості високоміцних болтів на крутильний зсув, сортуються сценарії їх інженерного застосування та аналізуються їхні майбутні дослідження та тенденції розвитку застосування в поєднанні з поточним станом промисловості.
2. Конструкція та принцип роботи високоміцних гвинтів на кручення
Високоміцний болт на зріз на кручення складається з хвостовика болта, спеціальної гайки, шайб, канавки на зріз на кручення в хвостовій частині, приводної головки з квіткою сливи та зрізної шийки. У порівнянні з традиційними високоміцними болтами він має спеціальну структуру. Його ключовою структурною особливістю є точно зменшена шийка зсуву та ведучий кінець у вигляді цвіту сливи, оброблений на хвіст болта, який реалізує кінцеве затягування з контрольованим крутним моментом і точне попереднє натяг.
Його конструктивний принцип роботи відрізняється від механізму розсіювання енергії через деформацію кручення зсуву звичайних болтів. При установці використовується спеціальний торсіонний гайковий ключ; внутрішня та зовнішня втулки затискають головку квітки сливи на хвіст болта та гайку відповідно для синхронного застосування крутного моменту. Оскільки гайка постійно затягується, зусилля попереднього затягування болта постійно зростає. Коли сила попереднього затягування досягає проектного стандартного значення, сила зсуву, яку сприймає зрізна шийка на хвості болта, досягає своєї межі, і головка квітки сливи на хвості буде автоматично зрізана, щоб припинити будівництво. Ця структура може точно контролювати силу попереднього затягування болта та уникати ослаблення з’єднання, недостатнього попереднього натягу або пошкодження надмірного затягування, спричиненого відхиленням крутного моменту вручну, досягаючи стандартизованої та високоточної збірки.
3 Основні характеристики високоміцних болтів на кручення і зріз
3.1 Високоміцні механічні характеристики
Високоміцні болти на зріз на кручення здебільшого виготовляються з високоякісної легованої конструкційної сталі шляхом термічної обробки загартування та відпуску із загальною маркою міцності 10,9. Вони мають відмінні механічні властивості на розтяг, зсув і стиск. Порівняно зі звичайними болтами, їх міцність, міцність на розрив і стійкість до втоми значно покращені. Вони можуть витримувати довготривалі робочі умови з великими навантаженнями та високою напругою в сталевих конструкціях, повністю задовольняючи вимогам високої міцності з’єднань у висотних будинках, мостах з великим прольотом і важких сталевих конструкціях, а також пропонуючи більшу структурну стійкість до навантажень.
3.2 Хороші сейсмічні характеристики та структурна стабільність
Високоміцні болти на зріз крученнядосягти щільного контакту за допомогою точної та рівномірної сили попереднього затягування з мінімальними зазорами на контактних поверхнях. Вони можуть ефективно стримувати ковзання та ослаблення структурних з'єднань під дією вібрації та змінних навантажень. Під час змінних зовнішніх навантажень, таких як землетруси та сила вітру, болтове з’єднання несе рівномірну напругу, яка може ефективно розподіляти та передавати структурну напругу, зменшувати локальну концентрацію напруги, знижувати ризик структурної деформації та руйнування з’єднання, а також значно покращувати загальну сейсмічні характеристики та стійкість до втоми сталевих конструкцій.
4 Інженерне застосування високоміцних болтів на кручення і зріз
Завдяки високій точності складання, швидкій швидкості будівництва, надійному з’єднанню та хорошим сейсмічним характеристикам, високоміцні болти на зріз на кручення широко використовуються в ключових місцях з’єднання різних сталевих конструкцій. У будівельному секторі вони в основному використовуються для з'єднання сталевих каркасів висотних і надвисоких будинків і збірних з'єднань сталевих балок і колон. У транспортній техніці вони широко застосовуються для сталевих мостів великого прольоту, опорних конструкцій мостів і сталевих з’єднань тротуарів. Крім того, вони підходять для інженерного обладнання, конструкцій аерокосмічного інструменту, сталевих опор великого обладнання та інших сценаріїв, що вимагають високої точності та безпеки з’єднання. Такі болти можуть ефективно гарантувати стабільність, безпеку та довговічність загальної конструкції та відповідати будівельним вимогам сучасних проектів сталевих конструкцій високого стандарту.
5 майбутніх напрямків розвитку високоміцних болтів на кручення
5.1 Дослідження та розробка високоефективних спеціальних матеріалів
Майбутні дослідження можуть бути зосереджені на розробці та застосуванні нових високоміцних, високоміцних і стійких до корозії спеціальних сплавів, а також на оптимізації процесів термічної обробки сталі. Це додатково покращує ступінь міцності болтів, низькотемпературну в’язкість, стійкість до корозії та стійкість до втоми для адаптації до надзвичайно суворих інженерних умов, таких як морські соляні бризки, низькі температури та хімічна корозія, розширюючи сферу застосування в особливих сценаріях.
5.2 Оптимізація конструкції
У поєднанні з фактичними характеристиками напруги в техніці оптимізуйте розмірну конструкцію зрізної шийки, профілю різьби та структури хвостовика для подальшого підвищення точності сили попереднього затягування та стабільності крутного моменту конструкції. Водночас оптимізуйте систему відповідності продуктів, розробте нові конструкції болтів з торсійним зрізом, адаптовані до структур спеціальної форми, вузьких просторів і умов роботи з великим навантаженням, а також покращте універсальність і адаптивність продукції.
5.3 Поглиблені дослідження числового моделювання та експериментів
Завдяки технології чисельного моделювання кінцевих елементів у поєднанні зі статичним навантаженням, втомним навантаженням і випробуваннями на сейсмічні удари систематично вивчайте механічну реакцію, механізм руйнування та закон деформації високоміцних болтів на зсув при крученні під час складних навантажень, змінної вібрації та екстремальних температур. Удосконалити свою теоретичну систему напруги та забезпечити більш наукову та точну теоретичну та експериментальну основу для інженерного проектування, оптимізації будівельних специфікацій та безпечного застосування.
6 Висновок
Як високоефективні спеціальні кріпильні елементи, придатні для сучасного проектування сталевих конструкцій, торсійного зсувувисокоміцні болтимають видатні переваги, включаючи високу міцність, точне попереднє натягування, ефективне складання, хороші сейсмічні характеристики та надійне з’єднання. Вони мають широкі перспективи застосування в галузях сталевих конструкцій, таких як будівництво, мости та висококласне обладнання. В даний час цей тип болтів все ще має обмеження, включаючи погану адаптованість до екстремальних умов роботи та єдину структурну систему. У майбутньому багатовимірні дослідження, такі як розробка спеціального матеріалу, оптимізація конструкції конструкції та вдосконалення чисельного моделювання та експериментальних систем, можуть ще більше підвищити його механічні характеристики та адаптивність до навколишнього середовища, розширити сферу його застосування, сприяти популяризації високоміцних болтів на зсув кручення у складних і екстремальних інженерних сценаріях високого класу та забезпечити міцну підтримку для безпечної та стабільної роботи проектів сталевих конструкцій.
