Прочтение: 7 мин. Просмотров: 882
В настоящий момент ни одна стройка, монтаж или сборка механизмов не обходится без применения крепёжных изделий. При этом мало кто задумывается о конструкции, истории изобретения или удивительных случаях, связанных с этой «мелочью» – болтом, гайкой или шурупом. А может и правильно – зачем думать о таких одинаковых и хорошо знакомых каждому крепёжных изделиях? Ведь даже в чертёжных спецификациях они вписываются в самом конце – как «стандартные изделия». И если потерялся один болтик, его место тут же займёт дугой, точно такой же – без всякого ущерба для конструкции. Однако такая «инженерная идиллия» есть результат учёта опыта множества сложных историй!..
О важности мелочей
Что такое взаимозаменяемость? Это инженерный принцип, согласно которому одну деталь или узел можно заменить другой (аналогичной) без ущерба для общего функционирования системы. К примеру, севшие батарейки в пульте дистанционного управления легко заменяются элементами точно такого же типа – и пульт, как ни в чём не бывало, работает дальше.
Аналогично обстоит дело и с крепёжными элементами. Требование быть взаимозаменяемыми приводит к тому, что весь крепёж выполняется в виде стандартных изделий – то есть полностью идентичных друг другу (конечно, в пределах конкретного типа). Поэтому, когда требуется использовать крепёж, не нужно «изобретать велосипед». Следует просто взять стандартное изделие, удовлетворяющее условиям функционирования конструкции (по прочности, жесткости, долговечности и т.п.).
Именно такое положение дел приучило нас не обращать внимания на крепёжные элементы, считая их «мелочью». Но это совсем не правда! Если обратиться к статистике, то станет очевидно: на долю крепежа приходится от 20 до 40% общих расходов при производстве изделий. При этом крепёжные операции занимают больше половины временных затрат на изготовление!
Выходит, что покупая любую вещь, мы платим почти исключительно за крепёжные изделия и время, потраченное на свинчивание «этих мелочей»! Так стоит ли относиться к ним легкомысленно?!!
Живучесть в течение 115 секунд
При разработке уникального советского сверхзвукового ракетоносца Ту-160 инженерам приходилось решать массу труднейших задач. В частности, для двигателя НК-32 требовались надёжные крепёжные элементы, способные длительное время работать в условиях высокой температуры и сильной вибрации. Коллектив разработчиков СНТК имени Николая Кузнецова имел опыт разработки надёжных ракетных двигателей. И в пылу творческого поиска кто-то «удачно» подсказал инженерам применить для авиадвигателя НК-32 крепёжные болты от НК-15 – жидкостного ракетного двигателя для сверхтяжёлого «лунного» носителя Н-1.
Казалось бы, обоснование для такого заимствования железное: где как ни в ЖРД (жидкостном ракетном двигателе) самые надёжные элементы? Ведь если болты выдерживают жесточайшую нагрузку на двигателе, работающем при давлении в 150 атмосфер и выбрасывающем столб пламени длиннее ракеты, то их «за глаза» хватит под нагрузки «спокойной» авиационной турбины!..
Реальность как всегда оказалась жестокой. Ракетный крепёж не выдержал и разрушился при первых же испытаниях авиадвигателя! Хорошо, что эти – совершенно рядовые – испытания выполнялись на стенде, а не на опытном образце самолёта!..
Причиной отказа крепежа оказалось усталостное разрушение металла. Но как же такой крепёж поднимал в космос ракеты?!!
А очень просто: первая ступень ракеты-носителя Н-1 с двигателем НК-15 (и тем самым крепежом, обманувшим надежды авиаторов) работает всего 115-125 секунд. За это время ракета поднимается на высоту 40-50 км, после чего первая ступень отделяется и бесполезным мусором падает вниз. Таким образом, живучесть крепежа после двух минут работы ракетного двигателя уже не требуется. И если в течение этого времени крепёж держит нагрузку – никаких претензий быть не должно!
А то, что для авиационного двигателя нужен гораздо больший ресурс крепёжных деталей – это исключительно проблема разработчиков, «клюнувших» на быстрое и простое на первый взгляд решение о заимствовании!..
Семь раз подумай – один раз вкрути
Как отмечалось выше, крепёжные изделия являются важнейшей частью любого изделия. Зачастую крепёж выступает главным несущим элементом, воспринимая все основные нагрузки на конструкцию. А следовательно, её прочность, жёсткость и устойчивость будет целиком определяться качеством используемого крепежа. Таким образом, выбор качественного крепежа складывается из двух моментов:
- тщательной оценки имеющихся в конструкции или механизме нагрузок (как внутренних – между деталями механизма, так и внешних);
- выбора нужного типа крепежа под ранее определённые, конкретные условия его работы.
Под условиями работы понимается не только силовая нагрузка на крепёжные элементы. Необходимо тщательно оценивать условия окружающей среды (температуру воздуха, его влажность, возможное наличие агрессивных химических компонентов и т.п.). А также «уживчивость» крепежа с другими элементами конструкции. К примеру, непосредственный контакт стали и алюминия (для болтовых или заклёпочных соединений) вызывает электрохимическую коррозию – которую всеми путями следует избегать!
Поэтому рациональный выбор крепёжных изделий – это не такая простая задача, как может показаться на первый взгляд. Отдельно следует упомянуть качество самого крепежа. Даже если в результате оценки учтены все факторы (нагрузка, условия работы) и для конкретной конструкции выбран идеальный крепёж – если он окажется некачественным (например, поддельным), это с высокой вероятностью приведёт к аварийному разрушению! С вытекающими негативным последствиям разной степени тяжести…
Проверка крепежа «на зуб»
Вполне очевидно, что для оценки качества крепежа не стоит дожидаться аварии объекта – это слишком дорогая «лаборатория» (хотя и очень достоверная!). Необходимо ещё на стадии проектирования или подготовки к монтажу убедиться в наличии крепежа не только полностью соответствующего проекту (то есть заведомо способного выдержать нагрузки при реальной эксплуатации), но и обладающего высоким качеством.
Под качеством крепёжных изделий понимается полное соответствие их характеристик ГОСТам (или аналогичным зарубежным стандартам). В процессе изготовления крепёж проходит довольно-таки строгий контроль качества. Поэтому крайне желательно применять крепёжные изделия именитых фирм, избегая подделок и «дешёвых аналогов». Следует отметить, что современное развитие техники постоянно повышает требования к качеству крепежа. Соответственно этому, фирмы-производители модернизируют технологию изготовления. А значит, выбирая фирменный крепёж можно быть спокойным за качество приобретённых материалов.
К сожалению, надёжных способов застраховаться от подделок не существует. Но это не значит, что следует заведомо отдавать предпочтения дешёвому крепежу, оправдываясь тем, что «всё равно наскочишь на брак».
Поскольку крепёж выпускаются массово, 100% контроля качества каждого изделия быть не может. Непосредственно на месте монтажа также не представляется возможным открыть «переносную лабораторию» и тестировать все болтики гаечки, прежде чем они будут закручены. Однако это не мешает использовать простые методы непосредственного контроля качества, такие как:
- визуальный осмотр (убедиться в отсутствии трещин, сколов, видимом нарушении формы);
- контроль геометрических параметров, размеров (особенно целостность резьбы и шлицев);
- оценка целостности защитного покрытия (при его наличии);
- проверка качества материала крепежа (простейшими тестами – известно, что магнит не прилипает к поверхности нержавейки и т.п.).
Опытный мастер всегда убедиться в видимой исправности крепёжного элемента, прежде чем поставить его на место. Это хорошая практика. И если имеются сомнения, лучше заменить дефектный элемент другим. А если бракованных элементов много – это повод задуматься о выборе более надёжного поставщика крепёжных изделий!
