Разрушающие нагрузки для болтов

Болты являются крепежными стержневыми изделиями с наружной резьбой и, как все резьбовые детали для формирования надежных соединений, подвергаются высоким статическим нагрузкам, возникающим от затяжки и действия растягивающих, изгибающих и вырывающих сил. Поэтому важно точно определить допустимую несущую способность крепежного изделия, чтобы обеспечить необходимый потенциал работоспособности соединения.

Основным оценочным критерием несущей способности резьбового соединения является минимальная разрушающая нагрузка болта, которая в первую очередь зависит от двух характеристик метиза: рабочей площади поперечного сечения резьбового стержня и его класса прочности.

Чтобы облегчить потребителю выбор нужного крепежа, наш сайт предлагает систематизированную таблицу

Таблица разрушающих нагрузок для болтов

Резьба	Рабочая площадь поперечного кв.мм	Класс прочности
		3.6	4.6	4.8	5.6	5.8	6.8	8.8	9.8	10.9	12.9
		Минимальная разрушающая нагрузка, кН
М5	14,2	4,69	5,68	5,96	7,1	7,38	8,52	11,35	12,8	14,8	17,3
М6	20,1	6,63	8,04	8,44	10,0	10,4	12,1	16,1	18,1	20,9	24,5
М7	28,9	9,54	11,6	12,1	14,4	15,0	17,3	23,1	26,0	30,1	35,3
М8	36,6	12,1	14,6	15,4	18,3	19,0	22,0	29,2	32,9	38,1	44,6
М10	58	19,1	23,2	24,4	29,0	30,2	34,8	46,4	52,2	60,3	70,8
М12	84,3	27,8	33,7	35,4	42,2	43,8	50,6	67,4	75,9	87,7	103
М14	115	38,0	46,0	48,3	57,5	59,8	69,0	92,0	104	120	140
М16	157	51,8	62,8	65,9	78,5	81,6	94,0	125	141	160	192
М18	192	63,4	76,8	80,6	96,0	99,8	115	159	—	200	234
М20	245	80,8	98,0	103	122	127	147	203	—	255	299
М22	303	100	121	127	152	158	182	252	—	315	370
М24	353	116	141	148	176	184	212	293	—	367	431
М27	459	152	184	193	230	239	275	381	—	477	560
М30	561	185	224	236	280	292	337	466	—	583	684
М33	694	229	278	292	347	361	416	576	—	722	847
М36	817	270	327	343	408	425	490	678	—	850	997
М39	976	322	390	410	488	508	586	810	—	1020	1200

Для чего нужна таблица

При разработке и реализации резьбовых соединений для конструкций и деталей важно добиться оптимального сочетания прочности, типоразмера и стоимости крепежа. Нецелесообразно устанавливать слишком большой или чрезвычайно прочный дорогой болт, который, безусловно, сформирует сверхнадежное и долговечное соединение, но при этом значительно увеличит вес или стоимость соединительного узла.

Именно таблица позволяет выбрать крепежные изделия, которые наилучшим образом сочетают в себе нужный показатель устойчивости к разрушению, компактный размер и рациональную себестоимость.

Как пользоваться таблицей

Зная проектные значения разрушающей нагрузки, воздействующей на крепеж и соединительный узел в целом, можно легко подобрать нужные вариации типоразмеров болтов. Например, для показателя разрушающей нагрузки в 32 Кн существует несколько подходящих точек пересечения строк и столбцов:

• 35,3 Кн – болт М7 класса прочности 12.9;
• 32,9 Кн – болт М8 класса прочности 9.8;
• 34,8 Кн – болт М10 класса прочности 6.8;
• 33,7 Кн – болт М12 класса прочности 4.6.

Все болтовые стержни с резьбой от М14 уже справляются с заданной нагрузкой независимо от класса прочности. Таким образом, если речь идет о компактном соединении с ограниченным местом под монтаж болтового крепежа, необходимо подбирать метизы повышенного класса прочности с меньшим диаметром, а возможно, и длиной. В противном случае можно задействовать более массивные болты обычной прочности.

Таблица «Разрушающие нагрузки для болтов» может применяться и в обратном порядке, если возникла необходимость уточнить эксплуатационные возможности болтов в наличие. Для этого используется информация в сопроводительной документации к крепежу или маркировка класса прочности на головке болтов и фактический диаметр резьбы стержня.

Классы прочности

Существует 11 классов прочности болтов в диапазоне значений от 3.6 до 12.9. Чем выше класс прочности, тем устойчивей болт ко всем видам нагрузок, сложнее конструкционный сплав, затратней производство и выше себестоимость готового метиза. Чтобы понять разницу между одинаковыми по размеру болтами наименьшего (3.6) и наивысшего (12.9) классов прочности, достаточно понять значение цифр маркировки. Первая цифра отображает 0,01 части предела прочности на растяжение (МПа). Вторая цифра характеризует предел текучести (МПа), который определяется как 0,1 части отношения предела пластической деформации к пределу прочности на растяжение.

Болт класса прочности 3.6 имеет следующие характеристики:

• предел прочности на растяжение = 3/0,01= 300 МПа;
• предел текучести = (3/0,01)*(6*0,1)=300*0,6=180 МПа.

Для высокопрочного болта 12.9 порядок цифр гораздо выше:

• предел прочности на растяжение = 12/0,01= 1200 МПа;
• предел текучести = (12/0,01)*(9*0,1) =1200*0,9=1080 МПа.

Именно предел текучести определяет лимиты допустимых рабочих нагрузок болтов, после которых происходит разрушение метиза. Как видно из примера, болт 12.9. в 6 раз прочнее болта 3.6.

Что такое килоньютоны

Минимальные разрушающие нагрузки для болтов – это внешние негативные силы, способные спровоцировать невосстанавливаемые деформационные процессы в соединении. Единицей измерения силы является Ньютон (Н), который приблизительно соответствует массе 0,1 кг. Таким образом, 1Кн (1000 Н) можно сопоставить массе 100 кг. Если в таблице «Разрушающие нагрузки для болтов» для крепежного элемента с резьбой М10 и классом прочности 6.8 указана минимальная разрушающая нагрузка 34,8 Кн, это означает, что данный метиз способен выдержать статическую нагрузку до 34,8*100 = 3480 кг или 3,48 тонны.