болт

Формула изобретения

Болт, содержащий головку и стержень с гладкой и резьбовой частью, отличающийся тем, что головка болта выполнена грибовидной формы, при этом отношение ее максимального диаметра к высоте выбрано равным (2,4 - 2,6):1, а 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 по массе: углерода 0,37 - 0,42%, хрома 0,8 - 1,1%, марганца 0,5 - 0,8% и кремния 0,17 - 0,3%, а его твердость после термообработки выбрана равной 302-380 НВ, временное сопротивление при растяжении 104-135 кгс/мм, относительное сужение 35 - 60% и относительное удлинение 6 - 16%.

Описание изобретения к патенту

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.

Известен болт, содержащий головку и стержень с гладкой и резьбовой частями (см. ГОСТ 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.

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.

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%.

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.

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.

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.

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.