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螺栓连接的预紧

2015/2/9 10:08:13
文章来源:网络

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  (一)预紧的目的

  预紧能提高螺栓连接的可靠性、防松能力和螺栓的疲劳强度,增强连接的紧密性和刚性。大量的试验和使用经验证明:较高的预紧力对连接的可靠性和提高被连接件的使用寿命都有益,特别是对有密封性能要求的连接更为必要。但过高的预紧力下,如果控制不得当或偶然过载会导致连接失败。

  (二)预紧力Q p的确定

  普通结构形式的螺栓螺母连接,由于拧紧螺母时螺栓螺纹部分受到两种应力,即预紧力引起的拉应力和由螺纹力矩引起的扭转剪应力。所以,拧紧螺母使螺栓断裂的预紧力一般控制在使螺栓单纯拉伸断裂的拉力的80%以下。

  为了充分发挥螺栓连接的潜力和保证连接的可靠性,螺栓的预紧应力Qp应在小于0.8Qs的条件下取较高值,此处Qs为螺栓材料的屈服极限值(即屈服点的数值)。

  在一般机械,Qp=(0.5~0.7)Qs

  在航空航天机械,Qp≈0.35Qs

  在特殊连接如高强度螺栓摩擦连接,Qp≈0.75Qs

  预紧力指标的确定要考虑如下因素:是受拉螺栓还是受剪螺栓,螺栓是否承受变载荷,对连接有无密封要求,安装工具和方法的精确程度如何。连接所在部位是否便于安装等。

  一般接卸连接,钢螺栓所用的预紧力也可考虑上述因素。

  对于重要的螺栓连接,在产品装配图样中应注明预紧力或拧紧力矩指标,安装时要采取措施严格的控制。

  (三)拧紧力矩

  拧紧螺栓连接时,一般情况下起拧紧力矩T需要克服螺母与被连接件或垫圈支撑面件的摩擦力矩(约占拧紧力矩5%)和螺纹副的摩擦力矩(约占拧紧力矩40%),由于螺纹斜面受力而产生的阻力矩(约占拧紧力矩10%),同时使连接件产生预紧力Qp。对于公称直径为d(mm)的螺栓,T(N.mm)与Qp(N)的关系:

  T=k*Qp*d

  式中:k——拧紧力矩系数

  对于M10~M68的粗牙钢螺栓,当螺纹无润滑时,粗略计算公式:

  T=0.2 Qp*d

  (四)预紧力的控制方法举例:

  力矩法:一般采用指针式扭力扳手(测力扭矩扳手)或预置式扭力扳手(定力扭矩扳手)。通过控制拧紧力矩来实现控制预紧力。力矩法是国内外长期普遍采用的方法,其缺点是简单较简单、易实施、不需要复杂的一起与设备、费用少,但测得的预紧力值误差大,一般误差±25%。这主要是由于连接件和被连接件的表面质量(包括粗糙度、螺纹精度、润滑、镀层等)和拧紧速度等差别所造成的。

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