Шпильки для фланцевых соединений - есть по ним вопросы.

[Pokemon]

Уже не первый раз сталкиваюсь с тем, что например в ОСТ на шпильки для фланцевых соединений есть два типа шпилек:
1. Без проточки.
2. С проточкой.




А в зарубежных стандартах встречаются изображения шпилек для фланцевых соединений с резьбой на всю длину.

Собственно и возник вопрос, можно ли во фланцевых соединениях использовать шпильки с резьбой на всю длину?
Возможно, что кто-то изучал подобный вопрос и нашел разгадку плюсов/минусов шпильки с резьбой на всю длину.

Проточка, насколько понимаю, нужна для увеличения гибкости (уменьшения жесткости) шпильки, и при больших давлениях шпилька будет немного изгибаться вместе с тарелкой фланца, при этом гайка будет нагружаться равномерно без перекосов (по сравнению с соединением более жесткой шпилькой без проточки).
Это то, что нашел при более ранних поисках.

Сейчас собственно интересует, шпилька с резьбой на всю длину тоже будет иметь меньшую жесткость. Равноценна ли она шпильке с проточкой?
Буду благодарен за советы или отсылки, где можно "покопаться".

[lavgirb]

Проточка, насколько понимаю, нужна для...

Я думаю, что проточка нужна для выхода резца при нарезании резьбы.
Для шага резьбы 1,5 мм для M10
- по ОСТ диаметр проточки 7,8 мм
- по ГОСТ 10549 на выход резьбы диаметр проточки D - 2,2 мм = 7,8 мм
Одинаково.

[Pokemon]

Я думаю, что проточка нужна для выхода резца при нарезании резьбы.

У типов с проточкой и без неё сильно различаются режимы, на которых рекомендуют их применять:



Поэтому думаю, что проточка нужна не только для выхода резца.

[СВ]

 Проточка многое даёт:
экономит материал, вес,
увеличенная гибкость увеличивает и прочность,
удобно изготавливать резьбу методом накатки.

А резьба на всю длину - просто универсальный вариант.

[Петрович-47]

Правильно подсказывает уважаемый СВ
Берётся пруток меньшего диаметра и накатывается резьба
Меньше металла и технология безотходная

[FR347]

увеличенная гибкость увеличивает и прочность,

8 лет работы для атомных станции, и на радиохимию...
Эту проточку высчитывали, и порой неплохие допуски на проточку давали, а без проточки по расчетам шпилька с равным диаметром с резьбой не проходила по расчетам.

[Николай]

Уточню: это не проточка. Мы изготавливаем шпильки М10х1,5 методом накатывания витков с двух сторон на прутках диаметром 9мм.Диаметр впадины резьбы получается меньше 9мм, наружный диаметр за счёт поднятия материала- 10мм. Для другого шага диаметр заготовки будет другим. Поэтому в ГОСТах на шпильки диаметр  "проточки" не указан, а рисунок- условный. Благодаря тому, что диаметр   "проточки" больше внутреннего диаметра резьбы, ввинчиваемый конец шпильки можно заворачивать  до упора "внатяг".

[Pokemon]

шпилька с резьбой на всю длину тоже будет иметь меньшую жесткость. Равноценна ли она шпильке с проточкой?

А шпилька с резьбой на всю длину... мне не совсем понятно, чем она хуже/лучше шпильки с проточкой.
С точки зрения изготовления шпильки резьбу нужно будет нарезать на бОльшей длине - дороже. А с точки зрения прочности? По гибкости у этой шпильки будет также уменьшен диаметр по впадинам резьбы. Пока не понял, ухудшаются ли её свойства.
Есть у кого-нибудь понимание на этот счет?

Попробовал набросать шпильку диаметром М16 с проточкой и подсмотрел диаметр резьбы по дну впадин, значения диаметров получились 13 и 13,546 мм:



Т.е. проточка немного меньше, чем диаметр резьбы по дну впадин, значит в месте проточки шпилька имеет наименьший диаметр (читать "A_нетто" или "слабое место").

[Pokemon]

Уточню: это не проточка. Мы изготавливаем шпильки М10х1,5 методом накатывания

При выполнении резьбы способом накатки у условного обозначения шпильки проставляется дополнительное буква. Есть в примерах обозначений в самом ОСТ, так что в моем понимании резьба на этих шпильках может изготавливаться как нарезанием, так и способом накатки.

[Pokemon]

Нашел тему насчет проточек на нашем форуме, оставлю здесь линк на неё

[Pokemon]

Эту проточку высчитывали, и порой неплохие допуски на проточку давали

Можете подсказать в каком направлении "копать" в поисках расчета шпильки с учетом проточки в ней?

В ГОСТ 34233.4-2017 нашел, что при расчете фланцев для шпилек используется следующая информация: площадь "нетто" и материал шпилек (а здесь и модуль продольной упругости, и допускаемые напряжения).
В зависимости от наличия/отсутствия проточек меняется площадь "нетто".

[lavgirb]

А шпилька с резьбой на всю длину... мне не совсем понятно, чем она хуже/лучше шпильки с проточкой.
С точки зрения изготовления шпильки резьбу нужно будет нарезать на бОльшей длине - дороже. А с точки зрения прочности? По гибкости у этой шпильки будет также уменьшен диаметр по впадинам резьбы. Пока не понял, ухудшаются ли её свойства.
Есть у кого-нибудь понимание на этот счет?

Под большой нагрузкой в местах с углами материал трескается.
Поэтому, например, иллюминаторы круглые, а на фланцах для крепления приборов для летательных аппаратов обязательно предусматривают скругления.
Поэтому резьба по всей длине - наихудший вариант.
А стоимость шпильки с резьбой по всей длине может быть и меньше.
Нарезать резьбу по всей длине прутка и потом нарезать шпильки может быть дешевле, чем отрезАть отдельные шпильки и потом с каждой стороны нарезать резьбу.
Вот, как-то так. )

[Pokemon]

Под большой нагрузкой в местах с углами материал трескается.

Понимаю, что лучше убирать концентраторы напряжения. У проточки есть скругления, согласен, что как раз благодаря этим скруглениям напряжения возможно будут ниже.

Но и у шпильки с проточкой (назову её вариант А) и у шпильки с резьбой на всю длину (вариант Б) есть резьбовая часть, у которой есть довольно острые края и впадины, поэтому не совсем понимаю, как проточка в данном случае улучшает напряженное состояние шпильки.

[lavgirb]

Понимаю, что лучше убирать концентраторы напряжения. У проточки есть скругления, согласен, что как раз благодаря этим скруглениям напряжения возможно будут ниже.

Но и у шпильки с проточкой (назову её вариант А) и у шпильки с резьбой на всю длину (вариант Б) есть резьбовая часть, у которой есть довольно острые края и впадины, поэтому не совсем понимаю, как проточка в данном случае улучшает напряженное состояние шпильки.

На проточке отсутствуют концентраторы напряжения, а с резьбой это непрерывный винтовой концентратор. ЯТД.

[Pokemon]

На проточке отсутствуют концентраторы напряжения

На проточке отсутствуют, но слева и справа от проточки концентраторы напряжения присутствуют - в виде резьбы, которые есть и в варианте А и в варианте Б.

[lavgirb]

На проточке отсутствуют, но слева и справа от проточки концентраторы напряжения присутствуют - в виде резьбы, которые есть и в варианте А и в варианте Б.

Я думаю, чем длиннее нарезка, тем выше вероятность выхода шпильки из строя. При прочих равных.
Я нет профик по этим вопросам, но, думаю, общее понимание есть )
Если бы мне пришлось примять такие шпильки, не задумываясь выбирал бы только из числа стандартных.

[Goran]

... не совсем понимаю, как проточка в данном случае улучшает напряженное состояние шпильки.

Посмотрите любой стандарт на расчет фланцевых соединений (например ГОСТ Р 52857.4),
 Расчет прочности крепежа обусловлен площадью нагруженного сечения наименьшего диаметра.
 Дело в том, что шпильки для фланцевых соединений полученные холодной высадкой имеют резьбу изготовленную путем холодного накатывания, обеспечивающего значительное деформационное упрочнение резьбы. Вследствие этого обрыв при растяжении происходит в нерезьбовой части стержня "болта", где поперечное сечение больше, а прочность значительно ниже, чем в резьбовой части.
 Вот для создания "условной равнопрочности", снижения веса изделия и "гарантированности" точности при расчете для шпонок применена "проточка".
 А "гарантия" точности расчетов обязывает при рабочей температуре более 300 градусов применение в крепеже шпилек с "проточками"

[СВ]

Я думаю, чем длиннее нарезка, тем выше вероятность выхода шпильки из строя. При прочих равных.

Смысл уменьшения диаметра ненарезанной части шпильки/болта - совсем в другом: в РЕАЛЬНЫХ условиях опорные поверхности под гайку/головку болта НЕпараллельны, шпилька/болт изгибаются и нагрузка на витки резьбы "перекашивается", часть витка перегружается, часть недогружается, как результат - резьба перестаёт держать при меньшей нагрузке. Плюс нехорошее место в месте перехода резьбы в цилиндрическую часть, ведущее к излому. Чем гибче в этом месте шпилька, тем она надёжнее - в условиях работы с перекосами.
По другому говоря, мы расчёт резьбы ведём для идеальных условий, а для "перехода" в реальные применяем любо заниженные допустимые напряжения, либо завышенные коэф-ты запаса прочности (что одно и то же). Проточка уменьшает реальные напряжения, вот и всё.

Обязательно нужно почитать:

Биргер И.А., Иосилевич Г.Б. "Резьбовые и фланцевые соединения" - параграф 3.3.

https://reallib.org/reader?file=556868&pg=18  стр.16-21

[Pokemon]

Посмотрите любой стандарт на расчет фланцевых соединений

Спасибо за пояснение. Перед написанием сообщения уже ознакомился с одним из стандартов:

В ГОСТ 34233.4-2017 нашел, что при расчете фланцев для шпилек используется следующая информация: площадь "нетто" и материал шпилек

Но в нем по проточке какой-то поясняющей информации не нашел.

[Goran]

...ознакомился с одним из стандартов:

Но в нем по проточке какой-то поясняющей информации не нашел.

И не найдете!
ГОСТы зачастую являются продолжением развития отраслевых стандартов. Основанием для разработки отраслевых стандартов являлись результаты научно-исследовательских, опытно-конструкторских и проектных работ.
Грубо говоря ... Провели исследования-выявили закономерность-создали норматив.  Все "пояснения" канули в бездне реализации "лаконичного" нормативного документа.