Это действительно не так просто, как практическое правило - в каждом приложении много факторов. Я собираюсь предположить, что ваше применение болтов - это довольно традиционная ситуация, когда вы прикрепляете один кусок материала к другому (одна плоскость сдвига), а не более сложный сэндвич (изолирующие прокладки, переходные пластины и т. Д.)
В большинстве болтовых соединений болты предназначены для обеспечения зажимного усилия, нормального к прилегающим поверхностям, чтобы позволить большой силе трения развиваться между двумя скрепляемыми материалами. Таким образом, хотя мы в значительной степени всегда проверяем, чтобы болты могли удерживать нагрузку при сдвиге, при проектировании соединения для повышения производительности зажимное действие является более важным фактором. Если ваши прилегающие поверхности очень плоские и чистые, а два материала очень жесткие, вы можете себе представить, что одного большого болта будет достаточно для любой проблемы, так как сила зажима применит равное трение по всей поверхности прилегания. Одна проблема с использованием одного болта состоит в том, что, если соединение действительно скользит, оно может скользить в направлении, которое ослабляет гайку относительно болта, что приводит к катастрофическому отказу.
На самом деле, обычно наши две поверхности несколько гибкие, грязные и не плоские. Из-за этого болт успешно прикладывает усилие зажима только к небольшой области вокруг себя, поэтому соединения, которые сопротивляются моменту (как большинство креплений двигателя), не будут очень эффективными с одним болтом. Вместо этого добавление большего количества болтов, расположенных дальше друг от друга, создает «моментные пары», где из-за расстояния между каждым болтом фактическое сопротивление скольжению, требуемое для каждого болта, меньше. В общем, для соединений, сопротивляющихся мгновению, вы хотите максимизировать общий размер рисунка болтов в пределах разумного.
Есть, конечно, куча других факторов. Как вы предполагаете, поскольку абсолютный допуск больше для более крупных болтов, для них обычно требуется больше неаккуратных отверстий, то есть они по сути не обеспечивают выравнивание, которое так же хорошо, как меньшие болты. Однако, если вы выровняете свои компоненты независимо (измеряя или с помощью зажима) и затяните болты, вы все равно сможете удерживать компонент в нужном месте. И наоборот, поскольку отверстия для болтов меньшего размера, как правило, имеют меньшие размеры, выравнивание структуры множества маленьких болтов требует гораздо более точной обработки деталей, чем выравнивание пары более крупных болтов. Это связано с меньшим коэффициентом увеличения, но усугубляется тем, что чем больше у вас отверстий,
Что касается стоимости, то для деталей небольшого размера затраты на механическую обработку деталей почти наверняка стоят больше, чем стоимость самих крепежных элементов, поэтому лучшим вариантом будет несколько более крупных болтов - чуть более дорогие, но меньшее количество отверстий для сверления. Размер просверливаемого отверстия оказывает гораздо меньшее влияние на стоимость, чем время нахождения нового отверстия, особенно если оно достаточно глубокое, чтобы требовать нескольких шагов (например, сверлильный или центральный сверло) и, следовательно, смены инструмента. Кроме того, в зависимости от масштаба, материалов и толщины, иногда отверстия меньшего размера на самом деле дороже, так как их нужно сверлить менее агрессивно, чтобы избежать поломки инструмента. Два больших исключения из этого утверждения будут, если ваши детали массово изготавливаются путем литья, литья под давлением или подобного объемного процесса, или если они режутся с помощью процесса профилирования, такого как гидроабразивная или лазерная резка, где линейные дюймы являются основным фактором, влияющим на стоимость. Как вы отметили, время сборки устройства в основном определяется количеством болтов, а не их размером - для данной длины резьбы - большой болт на самом деле быстрее затягивать. Так что это также способствует меньшему, больше болтов.
Что касается формулы, управляющей силой зажима, то здесь нет ничего особенного. После того, как вы установили предварительное натяжение на каждом болте в том виде, в котором оно было установлено, вы просто умножаете его на статический коэффициент трения для вашей комбинированной поверхности. Сложной частью является предварительное натяжение, которое вы выполняете в каждом болте - существуют формулы, которые дадут вам натяжение в зависимости от крутящего момента, угла поворота и материалов, но известно, что они не очень точные. Лучший способ найти это значение - провести прямое измерение после затягивания болтов, используя тот же метод, который вы будете использовать при производстве (крутящий момент, чувствительность, поворот гайки и т. Д.)
Есть несколько основных преимуществ наличия большего количества болтов.
Первое состоит в том, что нагрузки распределяются более равномерно, особенно когда жесткость самого приспособления немного незначительна, и когда важно обеспечить отсутствие разделения, например, во фланцевых соединениях жидкостных систем высокого давления.
Во-вторых, наличие большего количества болтов для одной и той же номинальной нагрузки означает меньший диаметр отверстия и меньший диаметр фланца, что может быть полезно, когда необходимо упаковать вещи как можно плотнее (например, в автомобильных двигателях).
В-третьих, большее количество крепежных элементов может улучшить избыточность, т. Е. Если у вас 4 болта, а 1 ниже спецификации или неправильно собран, то вы потеряете 25% расчетной прочности, если у вас есть 10 болтов, а один неправильный, то вы потеряете только 10%.
Другая сторона медали заключается в том, что использование большого количества маленьких крепежных элементов для поддержки нагрузки, значительно превышающей их индивидуальную грузоподъемность, может привести к сбоям в каскаде, если вы столкнулись с непредвиденными условиями нагрузки и вы можете получить «расстегивание молний».
С другой стороны, могут быть случаи, когда большое количество крепежных элементов усложняет сборку и техническое обслуживание, особенно если доступ ограничен и существует вероятность того, что крепежные детали могут подвергнуться коррозии или иным образом заклинить или заклинить. Аналогично, крепежные элементы меньшего диаметра могут иметь меньший допустимый диапазон крутящего момента, чем более крупные.
Следует также иметь в виду, что при проектировании болтовых креплений лучше всего работать так, чтобы болты работали, сжимая две поверхности вместе, так что сдвиговым силам противодействует трение между сопрягаемыми поверхностями, а не переносимые непосредственно болтами. Точно так же болты обычно требуют умеренного зазора в отверстиях без резьб и поэтому не подходят в качестве единственного средства обеспечения точного выравнивания между двумя частями. Там, где это требуется, обычно используется что-то вроде шпильки или выемки для обеспечения положительного средства выравнивания.
источник
В машиностроении селекторные болты голо-кроме используются регулярно для получения крутящего момента затяжки и результирующих напряжений болтов: зеленый - для дюймов, а синий - для метрики: https://www.google.com/#q=holo-krome. + винт + селектор + карты
Если это возможно, избегайте миниатюрных размеров, таких как 2,5 мм. Упрощенно, прочность болта пропорциональна площади поперечного сечения, или PI * R ^ 2. При сравнении 6 мм и 2,5 мм соответствующие радиусы равны 3 и 1,25. Соответствующие коэффициенты прочности составляют примерно 3 ^ 2 и 1,25 ^ 2, или от 9 до 1,56, или отношение 5,8.
Большим винтам может понадобиться синий лок-тайт, чтобы не ослабнуть из-за вибрации: длина натянутого винта обычно должна быть в 4 раза больше диаметра, чтобы считаться виброустойчивой.
источник
Лучше всегда использовать больше маленьких болтов, чем несколько больших, потому что, если некоторые из них выйдут из строя, лучше иметь их больше.
источник