Болтовое соединение Советский патент 1985 года по МПК F16B5/02 F16B35/04 

Изобретение относится к болтовым фрикционным соединениям, подверженным интенсивным динамическим нагрузкам.

Известно болтовое соединение, включающее два или более соединяемых листов, в которых отверстия под болты имеют сложную форму, например овальную 1.

Использование овальных отверстий позволяет решить задачу облегчения монтажа, однако демпфирующая способность такого соединения ограничена, что не позволяет использовать также соединение при интенсивных динамических нагрузках.

ИзЕ естно болтовое соединение, содержащее пакет деталей с овальными-отверстиями, больщие оси которых расположены вдоль оси соединения, и резьбовые крепежные элементы, установленные в эти отверстия. Такое соединение характеризуется значительной площадкой «текучести, определяемой величиной овальных отверстий и значительным рассеянием энергии при динамических воздействиях 2.

Недостатком известного болтового соединения является ограниченная возможность оптимизации диаграммы его деформирования. Так, при нагрузках малой интенсивности и частоте воздействия далекой от одной из резонансных частот колебаний сооружения трение во фрикционном болтовом соединении не преодолевается и демпфирование колебаний отсутствует. Для определенного уровня воздействия сила трения в болтовом соединении преодолевается и происходит интенсивное гащение колебаний за счет сил трения в болтовом соединении. С дальнейшим ростом уровня воздействия сила трения в соединении не меняется. Кроме того, в известном соединении при нагружении имеет место резкий переход от упругой ветви диаграммы деформирования к площадке «текучести, что приводит к возникновению в момент проскальзывания листов пакета дополнительных вибраций соединения и соединяемых конструкций. Таким образом, известное болтовое соединение не может быть использовано для эффективного гашения колебаний конструкции при различных воздействиях и поэтому не является достаточно надежным и требует дополнительного усиления элементов сооружения.

Целью изобретения является повышение надеж)юсти соединения путем увеличения демпфирующей способности .соединения и обеспечения плавности диаграммы деформирования болтового соединения преимущественно при импульсных растягивающих нагрузках.

Цель достигается тем, что в болтовом соединении, содержащем пакет деталей с овальными отверстиями, больщие оси которых расположены вдоль оси соединения, и резьбовые крепежные эле.менты, установленные в эти отверстия, по крайней мере

один из кренежных элементов выполнен с диаметром, меньшим диаметра остальных крепежных элементов соединения, а размеры овальных отверстий пропорциональны диаметра.м крепежных элементов.

На фиг. 1 показано болтовое соединение листов внахлестку, вид сбоку; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1;. на фиг. 3 - болтовое соединение листов встык, вид сбоку; на фиг. 4 - диаграмма деформирования.

Болтовое соединение содержит два или более соединяемых листа 1, выполненных с овальными отверстиями 2, через отверстия пропущены болты 3 и 4, объединяющие пластины в пакет, причем один или несколько

болтов 4 соединения выполнены меньшего диаметра, чем остальные болты 3. При соединении листов встык соединение имеет зазор 5 между соединяемыми листа.ми конструкции, и накладки 6 и 7 (части накладок 6 и 7 по разные стороны от стыкового зазора 5

называются полунакладками).

Диаграмма дефор.мирования (фиг. 4) иллюстрирует сущность работы соединения внахлестку пяти листов тремя рядами высокопрочных болтов с диаметра.ми в рядах

соответственно d, d, d. Нри малых горизонтальных нагрузках силь трения между листами 1 пакета, стянутого высокопрочными болтами 3 и 4, не преодолеваются, и соединение работает упруго (фиг. 4, участок О-1). С увеличением нагрузки происходит взаимное проскальзывание соединяемых листов 1 в зоне обжатия их болтами 4 меньшего диаметра, при этом податливость болтового соединения падает, а возникает демпфирование колебаний конструкции силами трения в зоне контакта трущихся поверхностей листов (фиг. 4, участок 1-2). При наличии нескольких рядов болтов разного диаметра такой процесс повторяется многократно до тех пор, пока листы пакета не останутся стянутыми болтами наибольшего

диаметра (фиг. 4, участок 2-3). Дальнейщее увеличение нагрузок приводит к сдвижке болтового соединения и образованию площадки «текучести (участок 3-4 на диаграмме деформирования, фиг. 4), далее болты 3 и 4 упираются в края овальных отверстий 2 и соединение работает упруго (фиг. 4, участок 4-5) до исчерпания предела упругости материала листов и болтов, после чего произойдет пластическое деформирование соединения (фиг. 4, участок 5-6) вплоть

до его разрушения.

От диаграммы деформирования известного болтового соединения рассмотренная диаграмма отличается наличием участков повыщенной податливости и демпфирования (фиг. 4, участки 1-2 и 2-3). При этом

удается обеспечить принцип многокаскадного демпфирования, заключающийся в поочередном включении демпфирующих элементов по мере увеличения нагрузки, и принцип деградирующей жесткости, заключающийся в поочередном выключении связей, соединяющих элементы конструкции.

Болтовое соединение может быть использовано в транспортном, энергетическом, промышленном и гражданском строительстве стальных сооружений, подверженных динамическим нагрузкам, в особенности сейсмическим.

Использование изобретения крепления пролетных строений к опорам моста для девятибалльных сейсмических районов позволяет снизить стоимость опор на скале на 4-6%, а на слабых грунтах на 10-12 /0.

Предлагаемое соединение может быть также использовано в различного рода демпферах и поглотителях энергии.

БОЛТОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ, содержащее пакет деталей с овальными отверстиями, большие оси которых расположены вдоль оси соединения, и резьбовые крепежные элементы, установленные в эти отверстия, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности соединения путем увеличения демпфирующей способности соединения преимущественно при импульсных растягивающих нагрузках, по крайней мере один из крепежных элементов выполнен с диаметром, меньшим диаметра остальных крепежных элементов соединения, а размеры овальных отверстий пропорциональны диаметрам крепежных элементов. Од 00 ( сд

фиг. г