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螺栓毗连的选用

  螺栓毗连的选用 紧固件因为体积小、品种多,又是为从机配套的小零件,常常被人轻忽。有人说“不就是螺 丝螺帽吗?拿过来拧上就行了,哪有那么多说道。”其实否则,紧固件虽小却很主要,缺了 它,小到眼镜,大到飞机,只能是一堆零部件罢了,如若选用不妥,还会呈现机械毛病和人 身变乱。因而,对紧固件的选用成了利用者和设想者关心的问题,特别是飞机、 火箭、 汽车、 火车等运载东西和大型工程更是如斯。 现正在看来,选用紧固件不单是利用者和设想者的事,而其选用的尺度、要求,就是对制 制者的尺度要求, 只要制制者出产的紧固件合适选用者的要求, 你的产物才能被选用。 因而, 此栏目对供需两边都是有用的,从本期起持续登载“紧固件选用指南”欢送紧固件的制制者、 利用者、设想者拨冗一读,从中受益。 螺栓是使用普遍的可拆毗连紧固件,一般取螺母配套利用。因为螺栓毗连具有易拆拆可 反复利用的特点,因而使用很是普遍。但其错误谬误是正在振动、冲击、载荷变更和温差过大的情 况下,螺栓毗连往往会发生松动而导致机械毛病。因而正在选用螺栓毗连时,除考虑螺栓的材 料、机能以及特点、用处外,还招考虑若何防松问题,这也是螺栓选用的主要方面。而对于 主要的螺栓毗连, 还应需要的预紧力或拧紧力矩的大小, 由于这关系到螺栓毗连的靠得住 性。 一、螺栓毗连的预紧 1、预紧的目标 预紧能螺栓毗连的靠得住性,提高防松能力和螺栓的委靡强度,加强毗连的慎密性和 刚性。 大量的试验和利用经验证明: 较高的预紧力对毗连的靠得住性和被毗连件的寿命都是有 益的,出格是对有密封要求的毗连更为需要。但过高的预紧力,若是节制不妥或过载常会导 致毗连失效。 2、预紧力 Qp 简直定 通俗布局形式的螺栓螺母毗连,因为拧紧螺母时螺栓螺纹部门遭到有两种应力,由预紧 力惹起的拉应力和由螺纹力矩惹起的扭转剪应力。 所以拧紧螺母使螺栓断裂的预紧力一般为 使螺栓纯真拉伸断裂的拉力的 80%以下。 为了充实阐扬螺栓毗连的潜力和毗连的靠得住性,螺栓的预紧力 σp 应正在小于 0.8σs 的前提下取较高值,此外 σs 为螺栓材料的极限。 正在实践中,或按经验数据,或按所取预紧应力 σp 应取值,或按照毗连工做时应具有的 预紧力或摩擦力来定出毗连需要的预紧力大小。对于受拉螺栓毗连,σp 的取值如下: 正在一般机械,σp=(0.5~0.7)σs; 正在航空航械,σp≈0.35σs; 正在特殊毗连如高强度螺栓摩擦毗连, σp≈0.75σs; 预紧力目标简直定要考虑如下要素:是受拉螺栓仍是受剪螺栓,螺栓能否承受变载荷, 对毗连有无密封要求,安拆东西和方式的切确程度若何,毗连所正在部位能否便于安拆等。 一般机械毗连,钢螺栓所用的预紧力也可考虑上述要素并参考下表数据确定。 航空航械毗连螺栓的预紧力按 HBO-63-86 确定。 对于主要的螺栓毗连,正在产物拆卸图样中应说明预紧力或拧紧力矩目标,安拆时要采纳 办法严酷节制。 二、螺栓毗连的防松 螺纹毗连的不脚之处就是正在变载、振动和冲击感化下,以及工做温度变化很大时可能松 动。由松动惹起毗连预紧力减小以至,从而不克不及毗连的慎密性,以至形成毗连松脱 或毗连中各件过早发生委靡,最初导致机械或飞翔器等严沉变乱发生。 松动是一个极复杂和涉及范畴很广的问题,至今还有很多问题没有获得很好的处理。例 如载荷惹起毗连松动特征数据变化的关系, 通过典型松动试验方式来评价毗连松动特征取实 际利用环境的关系,防松方式的使用取选择等。 1、松动机理 一般螺栓螺母均用通俗螺纹,因为正在静载荷下,螺纹升角 小于螺纹副的当量摩擦角 p′, 所以螺栓螺母螺纹副可满脚自锁前提,再加上拧紧后螺母(或螺栓)取被毗连件或垫圈支承 面之间的摩擦,因而若是不是支承面压陷过深,正在静载荷下毗连都能不会松动。 螺母正在起头松动时,要降服螺纹力矩和螺母支承面力矩的障碍。正在螺栓预紧力 Qp 的做 用下,总的螺母松动力的力矩为: 使螺母松动的力矩大小取此相等,T′近似等于拧紧力矩 T80%。能够认为,以力矩 T 拧 紧的螺栓毗连, 只需感化正在螺母或螺栓头部的松动力矩不大于 0.8T, 毗连就不会发生松动。 但正在变载、振动和冲击感化下,螺纹副的摩擦系数急剧降低,且螺纹副和螺母支承面处的摩 擦阻力会瞬时消逝,式(1)此时不再合用,螺纹副不克不及满脚自锁前提而有微量相对滑动, 导致螺母反转展转,如许多次反复就会导致螺栓毗连松动。 正在螺母受压和受拉螺栓毗连中,当拉力感化时,因为螺纹牙侧面正压力的径向分力使螺 母母体径向扩张;而螺栓栓杆则径向收缩,因而螺纹副间将有微量相对滑动。试验证明,当 有此径向相对滑动时, 螺母相对于螺栓反转展转的切向滑动很容易发生, 这种现象反复多次导致 毗连松动。 以上是关于螺母正在拉力载荷感化下从微量相对滑动到反转展转而最初导致毗连松动的机理 的两种阐发。 别的即便螺母不反转展转,螺母和螺栓头部取被毗连件或垫圈的支承面因为压强过大而发生 塑性环状压陷,而且正在利用中这种塑性变形还可能继续发生,成果使毗连的预紧力减小,也 可能形成毗连松动。 还有螺栓毗连中互相接触面(如螺纹牙侧面、各支承面、被毗连件彼此接触面)因为粗 糙度、波纹、外形误差等,正在拧紧时发生局部塑性变形,而且正在利用中的外力堆集感化下, 有一部门变形继续成长,也会导致毗连松动。对于某一具体螺栓毗连,其松动可能是多种因 素惹起的,因此涉及的几种松动机理,此中有从有次。因而防止螺栓毗连松动应针对各个因 素采纳办法, 而其底子之点是防止螺纹副向松动标的目的相对动弹。 一般环境增大预紧力是有益 于防松的。 再如降服上述两种塑性变形松动的常用方式是采用大垫圈以减小压强和正在毗连工 做一段时间后补拧螺母以消弭松动。 2、防松方式 按照防松道理可分为靠摩擦力、间接锁住和螺纹活动副关系等三种。 (1)摩擦防松,正在螺纹副之间发生一不随外力变化的正压力,以发生一能够螺纹副 相对动弹的摩擦力,这种正压力可通过轴向或横向或同时两向压紧螺纹副来实现。 (2)间接锁住,用止动件间接螺纹副的相对动弹。 (3)螺纹活动副关系,正在拧紧后采用冲点、焊接、粘结等方式,使螺纹副得到活动 副特征而毗连成为不成拆毗连。 采用细牙螺纹、操纵其升角小而达到摩擦防松,或同时采纳两种防松方式互为弥补,也 是很好的设想构想。航空航械用螺栓螺母其螺纹曲径大于 10mm 的和很多承受变载的 机械用螺栓螺母,都采用细牙螺纹的其缘由也正在于此。 常用螺栓毗连防松方式,对螺钉毗连和双头螺柱毗连也合用。 三、螺栓毗连选用的留意事项 选用螺栓毗连时, 要区分是受拉螺栓毗连仍是受剪螺栓毗连, 或者是受拉受剪螺栓毗连。 这三种毗连的受力环境、布局细节、防松方式、拆卸工艺、预紧程度、提高强度的办法等, 都有差别。选用毗连时,采用受拉螺栓仍是受剪螺栓,次要由被毗连的布局形式和载荷情况 决定。 选用螺栓组毗连时,要选择好螺栓的数目和放置好各个螺栓的。对于具有对称性的 被毗连部门,螺栓的安插也应有对称性;对于非对称性的被毗连部门,则要按照布局和力流 的流向而响应地放置传力点。 非论被被毗连部门和螺栓的安插有无对称性,都尽可能使需要传送的工做载荷——拉力 或剪力这螺栓组的形心线, 也就是通过被毗连部门正在力矩感化下的扭转或翻转趋向时所 绕的轴线。螺栓的形心尽可能取毗连接合面的形心沉合。 一般环境下,螺栓组毗连中各个螺栓的材料和规格尺寸都不异。对于不受布局的非 对称性螺栓组, 或各个螺栓受力相差甚大的螺栓组, 有时按照受力环境采用分歧材料和规格 尺寸的螺栓,例如般空航天布局中某些构件和轴销支座的螺栓组毗连。 螺栓组中各个螺栓的安插还招考虑螺栓孔 (包罗凸台或沉头座) 加工和毗连拆卸的便利。 螺栓毗连中,各个材料和规格尺寸不异的螺栓,要用不异的预紧力拧紧,并应按合理的 挨次拧紧各个螺栓,以被毗连部门接合、贴紧和受压平均。 对于主要的毗连,应需要的预紧力或拧紧力矩的大小,并正在拧紧毗连时严酷节制。 应多采用先辈、精确的节制预紧力的拆卸东西和丈量方式。 每个螺栓毗连都应有防松办法。防松的方法正在于防止螺纹副的初始相对动弹,而不是防 止螺母或螺本对于被毗连部门的动弹。需要时,可采用双沉防松办法。 正在螺母处应有脚够的扳手空间。螺栓头部处也应有脚够的扳手空间或特殊的布局,以便 正在拧紧毗连时将头部扭紧;或者采用正在螺栓端部扭紧的方式,对于处于不甚开敞处的毗连, 更需要考虑安拆和拧紧的可能取便利。 毗连中螺栓的间距和连距,其最小值和最大值,都应按选用规范和经验。 螺栓螺纹部门正在螺母支承面以下的余留长度和伸出螺母的长度,都应按尺度。正在受拉螺 栓毗连,要有必然的余留螺纹。正在受剪螺栓的毗连,此余留螺纹的长度应尽可能小,能够采 用弥补垫圈容纳螺纹收尾, 以使被毗连部门的孔壁全长都取螺栓杆接触, 正在传送横向力的受 剪螺栓毗连,沿传力标的目的的螺栓不宜跨越 6 个,免得各个螺栓受力不均。 正在传送扭转力矩的受剪螺栓组毗连和传送翻转力矩的受拉螺栓组毗连,合理放置螺栓位 置有可能使各个螺栓受力相差不外大,使受力最大螺栓的工做剪力或接力小些。 对于受剪螺栓毗连,可考虑用各类抗剪安拆以分管剪力而使毗连变为受拉螺栓毗连,例 如用衬套、齿垫、销等。 应多考虑各类提高螺栓毗连强度的办法,并留意分析评价一个毗连设想,以寻求优化的 设想方案。 以上留意事项,对螺钉毗连和双头螺柱毗连也是合用的。

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