Дорофеев А.В
Материал опубликован в журнале
"Крепеж, клеи, инструмент и..." № 3 (53) 2015
Монтажная организация из города N осуществила монтаж инженерно-технического оборудования на металлических столбах высотой 10 метров. Столбы были прикручены к фундаментному основанию на резьбовых шпильках М16 и двух гайках: шпильки – DIN 976 с классом прочности 4.8, гайки М16 с классом прочности 8.
Говоря литературным языком, «однажды промозглым вечером, налетел сильный порывистый ветер, достаточно часто встречающийся в тех краях». Для крепежа столбов на стадии проектирования были заложены значения нагрузочных расчетных характеристик, которые должны были обеспечить выдерживание втрое более сильных порывов ветра, чем в тот вечер. Но проектировщики не учли российской действительности – повсеместного отвратительного качества резьбовых шпилек. И гайки «слизали» резьбу на шпильке. Столб упал, упал прямо на забор. А за забором – автостоянка.
Хорошо, что ни один автомобиль не пострадал. Повреждёнными оказались только сам столб, оборудование на нем и секция забора.
По итогам события была проведена независимая экспертиза, которая быстро установила, что главный «виновник» – уменьшенный внутренний диаметр резьбовой шпильки с тонкой и «высокой» резьбой.
Фрагменты из экспертизы
Объект исследования: шпилька резьбовая стальная DIN 976 M16x2000, класс прочности 4.8, с гальваническим цинковым покрытием. Шпилька имеет резьбу по всей длине стержня.
Цель исследования: определение соответствия объекта исследований параметрам, указанным в нормативном документе.
Как известно, когда изготавливаются резьбы, их действительные профили имеют некоторые отклонения от теоретических. По этому для того, чтобы гарантированно обеспечить сопряжение резьбовых деталей, а также чтобы достичь их взаимозаменяемости, эти отклонения регламентируются допусками. Допуски, в свою очередь, определяют посадку в резьбовом соединении.
Наиболее широко применяемой посадкой при выполнении резьбовых соединений является скользящая, при этом наименьший средний диаметр резьбы гайки равен наибольшему среднему диаметру резьбы шпильки. То есть средний диаметр резьбы является тем основным показателем, который характеризует резьбовое соединение.
В этой публикации приведены фотографии измерений геометрических параметров исследуемой шпильки (фото 1-4). Они дают достаточно наглядное представление об объекте исследования.
На фото 3 зафиксировано совпадение с шаблоном по шагу резьбы и видно несоответствие шаблону угла профиля резьбы на шпильке. Резьба исследуемой шпильки имела угол профиля 35 градусов вместо 60, соответствующих требованиям российских стандартов.
Фото 1. Наружный диаметр шпильки – 16 мм
Фото 2. Внутренний диаметр шпильки – 13 мм
Фото 3. Шаг резьбы – 2 мм
Фото 4. Параметры резьбы шпильки
Выводы:
Экспертом выявлено, что фактические параметры резьбы на шпильке отличаются, а именно:
- высота профиля на 0,415 мм больше стандартного (разница 28%);
- внутренний диаметр шпильки на 0,835 мм меньше необходимого (разница 6%);
- угол профиля метрической резьбы (треугольник с углом 60° при вершине) на 25° меньше стандартного (разница 28,5%).
Последствия применения шпильки с дефектной резьбой:
- утончённый профиль резьбы (фото 3) не обеспечивает плотного прилегания боковых плоскостей профилей резьб шпильки и гайки, при этом отсутствует достаточная механическая связь резьбы шпильки с резьбой гайки:
- верхняя, утончённая часть профиля резьбы на шпильке при затяжке резьбового соединения легко сминается в верхней части, что позволяет при затяжке резьбы проскальзывать гайке по смятому утончённому профилю резьбы на шпильке, таким образом, существенно снижена механическая прочность соединения;
- уменьшение внутреннего диаметра шпильки за счёт увеличения высоты профиля снижает механическую прочность тела шпильки.
Исходя из приведенных публикации, похоже, что торговля крепежом достигла своего «дна», когда под видом стандартного крепежа широко продается крепеж с нестандартной резьбой. Может быть, пора при продаже крепежа указывать не только размер резьбы, но и угол профиля резьбы?