Ослабление затяжки болтового соединения
Для обеспечения прочного и надежного соединения. болтами необходимо при сборке создать определенное усилие затяжки, которое не должно измениться в процессе эксплуатации. Однако при механическом, креплении пластмасс, в отличие от металлов, часто наблюдается ослабление затяжки собранного узла. Это обусловлено в первую очередь деформацией пластмассовой детали- вследствие ползучести материала под. действием усилия затяжки болтов.
Наиболее склонны к ослаблению затяжки при механическом креплении соединения из термопластов, и реак - топластов, изготовленных холодным отверждением. Зна - дительное ослабление соединения происходит вскоре после затяжки. Так,-например, при креплении механизмов к полиэфирному стеклотекстолиту СТ-ШЫ холодного отверждения'ослабление затяжки происходит уже в течение первых 24 ч [84, с. 60] (рис. Ш.17).
Вибрационные нагрузки, повышенная влажность и колебания температуры способствуют быстрому ослаблению соединения. При действии вибрационных и ударных нагрузок в результате ослабления соединения происходит истирание поверхности стеклопластика под шайбами, а на. стенках отверстий под крепежные элементы появляются царапины и сколы. С увеличением размера подкладочной шайбы ослабление, механического крепления становится менее заметным (см. рис. III.17).
При сильном охлаждении соединяемых деталей, например, в конструкциях криогенной техники, ослабление соединения также возможно.
Часто встречающейся причиной ослабления затяжки является также самоотвинчивание гаек при динамических нагрузках.
Предотвратить ослабление соединения можно дополнительным подтягиванием крепежного элемента (однако это увеличивает трудоемкость сборки болтового соединения), применением подкладочных ; металлических шайб под головки болтов и под гайки. Однако, учитывая различие’ между температурными коэффициентами линейного расширения металла и пластмассы, рекомендуется [85] отказаться от оплошных металлических колец и применять их в виде кольцевых сегментов [85].
Казалось бы, что наиболее простым опособом предотвращения ослабления соединения является применение крепежа* который оставался бы в затянутом состоянии до конца срока службы изделия. Теоретически такая оптимальная затяжка обеспечивается, если крепежный элемент удерживается в затянутом состоянии силами трения. Однако на практике приходится применять стопорящие устройства.
Стопорящиеся крепежные элементы подразделяют на свободно вращающиеся, с предварительно повышенным крутящим моментом сопротивления отвинчиванию К.' крепежные элементы с клеевым («химическим») стопорением.
j К крепежным элементам первого типа относят зубчатые и пружинные стопорные шайбы, а также болты ;е зубчатыми головками; Если крепеж и детали имеют зубчатые опорные поверхности, то болт и гайка яе могут выйти из зацепления с зажимаемой поверхностью.* В этом случае крутящий момент, при котором происходит потеря, затяжки, больше, чем момент при завинчивании. Однако при использовании зубчатых и пружинных шайб на поверхности хрупких термопластов могут образовываться риски.
Создание предварительно. задаваемого йойышеннбго момента сопротивления отвинчиванию обеспечивается увеличением трепня в резьбе йри деформации профиля резьбы одного из сопрягаемых резьбовых элементов; увеличение трения достигается также установкой на гайке или болте вкладышей из полимерных (полиамидных или полиэфирных) материалов, . обеспечивающих плотное контактирование сопрягаемых резьб.
Вкладыши из полимерных материалов пригодны для многократного использования, но их применение значительно повышает стоимость крепежа и накладывает определенные ограничения по температуре эксплуатации.
Стопорение с помощью клеев (анаэробных, эпоксидных микрокапсулированных и эпоксидных двухкомпонентных), можно производить только однократно. Однако выполнить такое стопорение значительно проще и оно обходится намного дешевле, чем стопорение с помощью шайб и крепежных элементов с деформированной резьбой.
Стабильная затяжка болтов возможна при введении в пластмассу металлических вставок, не уступающих по прочности болту [84, с. 39]. В этом случае усилие затяжки болта воспринимается вставкой, а пластмасса остается разгруженной. Однако высокая прочность такого соединения при механическом креплении может быть обеспечена лишь при надежном закреплении вставки в пластмассе.