Cercetare privind structura, performanța, aplicarea și tendința de dezvoltare a șuruburilor de înaltă rezistență la forfecare la torsiune

1 Introducere

Șuruburile sunt cele mai utilizate elemente de fixare în structurile de inginerie, care determină în mod direct stabilitatea conexiunii și siguranța generală a structurilor de oțel din clădiri, poduri și mașini. Ca un nou tip de asamblatdispozitiv de fixare de înaltă rezistență, șuruburile de înaltă rezistență la forfecare la torsiune au avantaje remarcabile, cum ar fi construcția convenabilă, forța precisă de pre-strângere, conexiune uniformă și performanță seismică excelentă. Acestea au fost adoptate și studiate pe scară largă în diferite proiecte de structuri din oțel, servind ca componente de bază pentru conexiunile în clădirile prefabricate moderne și structurile grele. Această lucrare descrie sistematic configurația structurală, principiul de funcționare și proprietățile mecanice ale miezului șuruburilor de înaltă rezistență la forfecare la torsiune, sortează scenariile lor de aplicare inginerească și analizează tendințele viitoare de cercetare și dezvoltare a aplicațiilor, combinate cu starea industrială actuală.

2 Structura și principiul de funcționare al șuruburilor de înaltă rezistență la forfecare la torsiune

Un șurub de înaltă rezistență la forfecare la torsiune constă dintr-o tijă a șurubului, o piuliță specială, șaibe, o canelură de forfecare la torsiune la coadă, un cap de antrenare în floare de prun și un gât de forfecare. În comparație cu șuruburile tradiționale de înaltă rezistență, are o structură dedicată. Caracteristica sa structurală cheie este un gât de forfecare redus cu precizie și un capăt de antrenare în floare de prun prelucrat la coada șurubului, care realizează o strângere finală controlată de cuplu și o preîncărcare precisă.

Principiul său de funcționare al construcției diferă de mecanismul de disipare a energiei prin deformarea prin forfecare de torsiune a șuruburilor obișnuite. În timpul instalării, se folosește o cheie specială de forfecare torsională; Manșoanele interioare și exterioare strâng capul de floare de prun la coada șurubului și respectiv a piuliței pentru a aplica cuplul sincron. Pe măsură ce piulița este strânsă continuu, forța de pre-strângere a șurubului crește constant. Când forța de pre-strângere atinge valoarea standard proiectată, forța de forfecare suportată de gâtul de forfecare la coada șurubului atinge limita, iar capul de flori de prun de la coadă va fi tăiat automat pentru a termina construcția. Această structură poate controla cu precizie forța de pre-strângere a șuruburilor și poate evita slăbirea conexiunii, preîncărcarea insuficientă sau deteriorarea excesivă a strângerii cauzate de abaterea manuală a cuplului, realizând o asamblare standardizată și de înaltă precizie.

Performanța cu 3 miezuri a șuruburilor de înaltă rezistență la forfecare la torsiune

3.1 Performanță mecanică de înaltă rezistență

Șuruburile de înaltă rezistență la forfecare la torsiune sunt fabricate în mare parte din oțel structural aliat de înaltă calitate prin tratament termic de călire și revenire, cu un grad de rezistență comun de 10,9. Au proprietăți mecanice excelente de tracțiune, forfecare și compresiune. În comparație cu șuruburile obișnuite, rezistența la curgere, rezistența la tracțiune și rezistența la oboseală sunt mult îmbunătățite. Ele pot rezista la condiții de lucru pe termen lung cu sarcini mari și solicitări mari în structurile din oțel, îndeplinind pe deplin cerințele de proiectare a conexiunii de înaltă rezistență ale clădirilor înalte, podurilor cu deschidere lungă și structurilor grele din oțel și oferind o stabilitate structurală mai puternică a sarcinii.

3.2 Performanță seismică bună și stabilitate structurală

Șuruburi de înaltă rezistență la forfecare la torsiuneobțineți un contact strâns printr-o forță de pre-strângere precisă și uniformă, cu goluri minime pe suprafețele de contact. Ele pot împiedica în mod eficient alunecarea și slăbirea conexiunilor structurale sub vibrații și sarcini alternative. Sub sarcini externe alternative, cum ar fi cutremurele și forțele vântului, conexiunea cu șuruburi suportă stres uniform, care poate distribui și transfera eficient stresul structural, poate reduce concentrația locală de stres, reduce riscul de deformare structurală și defecțiune a conexiunii și îmbunătățește semnificativ performanța seismică generală și durabilitatea la oboseală a structurilor din oțel.

4 Aplicații tehnice ale șuruburilor de înaltă rezistență la forfecare la torsiune

Beneficiind de precizie ridicată a asamblarii, viteză rapidă de construcție, conexiune fiabilă și performanță seismică bună, șuruburile de înaltă rezistență la forfecare la torsiune sunt utilizate pe scară largă în pozițiile cheie de conectare ale diferitelor structuri din oțel. În sectorul construcțiilor, acestea sunt utilizate în principal pentru îmbinările din cadru de oțel ale clădirilor înalte și superînalte și îmbinărilor prefabricate din oțel grinzi-stâlpi. În ingineria transporturilor, acestea sunt aplicate pe scară largă podurilor din oțel cu deschidere lungă, structurilor de susținere a podurilor și conexiunilor din oțel ale pasarelelor. În plus, acestea sunt potrivite pentru mașini de inginerie, structuri de scule aerospațiale, suporturi din oțel pentru echipamente la scară largă și alte scenarii care necesită o precizie și siguranță ridicate a conexiunii. Astfel de șuruburi pot garanta în mod eficient stabilitatea, siguranța și durabilitatea structurii generale și pot îndeplini cerințele de construcție ale proiectelor moderne de structură din oțel la standarde înalte.

5 Direcții viitoare de dezvoltare a șuruburilor de înaltă rezistență la forfecare la torsiune

5.1 Cercetare și dezvoltare de materiale speciale de înaltă performanță

Cercetările viitoare se pot concentra pe dezvoltarea și aplicarea de noi materiale aliaje speciale de înaltă rezistență, tenacitate ridicată și rezistente la coroziune și optimizarea proceselor de tratare termică a oțelului. Acest lucru îmbunătățește și mai mult gradul de rezistență al șuruburilor, duritatea la temperatură scăzută, rezistența la coroziune și rezistența la oboseală pentru a se adapta la condiții de inginerie extrem de dure, cum ar fi pulverizarea cu sare marină, temperatura scăzută la rece și coroziunea chimică, extinzând domeniul de aplicare în scenarii speciale.

5.2 Optimizarea proiectării structurale

Combinat cu caracteristicile reale ale tensiunii din inginerie, optimizați designul dimensional al gâtului de forfecare, al profilului filetului și al structurii tijei pentru a îmbunătăți și mai mult precizia forței de pre-strângere și stabilitatea cuplului a structurii. Între timp, optimizați sistemul de potrivire a produselor, dezvoltați noi structuri de șuruburi de forfecare torsiune adaptate structurilor cu forme speciale, spațiilor înguste și condițiilor de lucru cu sarcini grele și îmbunătățiți versatilitatea și adaptabilitatea produsului.

5.3 Cercetări aprofundate privind simularea numerică și experimentele

Cu tehnologia de simulare numerică cu elemente finite combinată cu încărcarea statică, încărcarea la oboseală și testele de impact seismic, studiați sistematic răspunsul mecanic, mecanismul de defecțiune și legea de deformare a șuruburilor de înaltă rezistență la forfecare la torsiune sub sarcini complexe, vibrații alternative și temperaturi extreme. Îmbunătățiți sistemul teoretic al tensiunii și oferă baze teoretice și experimentale mai științifice și precise pentru proiectarea inginerească, optimizarea specificațiilor de construcție și aplicarea în siguranță.

6 Concluzie

Ca elemente de fixare speciale de înaltă performanță, potrivite pentru inginerie modernă a structurilor de oțel, forfecare de torsiuneșuruburi de înaltă rezistență au avantaje remarcabile, inclusiv rezistență ridicată, preîncărcare precisă, asamblare eficientă, performanță seismică bună și conexiune fiabilă. Aceștia se bucură de perspective largi de aplicare în domeniile structurilor din oțel, cum ar fi construcții, poduri și echipamente de ultimă generație. În prezent, acest tip de șurub are încă limitări, inclusiv adaptabilitate slabă la condiții extreme de lucru și un singur sistem structural. În viitor, cercetările multidimensionale, cum ar fi dezvoltarea materialelor speciale, optimizarea designului structural și îmbunătățirea sistemelor de simulare numerică și experimentale, își pot îmbunătăți performanța mecanică și adaptabilitatea la mediu, își pot extinde domeniul de aplicare, promovează popularizarea șuruburilor de înaltă rezistență la forfecare la torsiune în scenarii de inginerie de înaltă calitate, complexe și extreme și pot oferi un suport solid pentru funcționarea sigură și stabilă a proiectelor din oțel.