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1、螺纹紧固件螺旋传动 (线性致动器 或平移旋动): 螺母或螺柱沿着螺旋轴相对缓慢的直线运动转换成旋转运动螺纹紧固件: 紧固两件及以上部件:部件被外加的轴向力紧固,切向力必须平衡紧固件之间的摩擦力,螺柱不得受到剪切力.螺钉螺栓螺母螺柱螺母螺杆螺母1高级培训螺纹不同螺纹的标准如下:-国际标准化组织规定的公制螺纹:-三角螺纹 (UNI 4534-4536)-梯形螺纹 (UNI ISO 2901-2904)-惠氏螺纹 (UNI 2709)-管螺纹:-螺纹上的压力接缝严密(UNI ISO 7-1)-螺纹上的压力接缝不严密(UNI ISO 228)-标准锯齿形螺纹(UNI 127-128)2高级培训材料螺纹
2、材料的分类取决于机械性能的双精度代码 (由点隔开的两个数): x.y其中 x = Rm/100 and y =10Rp0.2 /Rm几个例子，8.8的含义是Rm= 800 MPa and Rp0.2 = 640 MPa. 还有如下标准: 3.6 - 4.6 - 4.8 - 5.6 - 5.8 - 6.8 - 9.8 - 8.8 - 10.9 - 12.9. 公认的钢铁结构材料工作的最低等级是8.8.螺母的分类取决于一个代码所描述材料极限强度的机械性能. 如果螺母使用了与螺栓相同或更高级别的材料, 那么它们之间螺纹的强度就得不到保证了.3高级培训过盈配合:压件被螺栓与螺母压缩 (厚度减小)螺栓由
3、与被压件反作用而产生轴向载荷 (导致长度增加)i = p n 过盈Fp = 作用于被压件上的轴向力Fv= 作用于螺栓上的轴向力FpFviFp螺纹紧固件4高级培训FP Fv up, uv螺栓+紧固件FvuvFpup螺栓紧固件螺纹紧固件: 过盈配合图解5高级培训FP Fv iup uvi工作点螺纹紧固件: 过盈配合图解6高级培训螺纹紧固件: 轴向力与扭矩的关系螺旋轴线平面正交线程螺纹轴紧固螺旋的扭矩由如下因素影响:螺栓和螺纹的表面接触摩擦力;被压件与螺母或与螺栓顶部的表面接触摩擦力.扭矩的值取决于螺栓和被压件之间的轴向力.7高级培训螺纹紧固件: 轴向力与扭矩的关系MT 拧紧扭矩Fv螺栓的轴向力dm
4、 螺纹中径dt(dt1.3 D) 紧固件的平均直径螺栓螺母的接口tanjs( fs) 紧固件摩擦系数 (夹紧部分 - 螺栓/螺母接口)tanj(f) 螺纹表面摩擦系数螺栓 - 螺母螺纹接口)Am 螺旋角p螺距8高级培训摩擦系数(钢轴) :镀铜和磷化处理:用油润滑: 0.12 0.18用 MoS2润滑 0.10 0.12螺栓/螺母（表面镀锌）: 0.12 0.18 螺栓/螺母（表面镀镉）: 0.08 0.12螺纹紧固件: 摩擦系数最小的摩擦系数用于计算最大的扭矩值.9高级培训螺纹紧固件: 螺母的松散压力如果松散扭矩存在，那么螺纹体系将会在该载荷下自动解体.10高级培训螺栓紧固后同时有轴向力和扭矩
5、:轴向力Fv扭矩取决于螺母和螺纹接触面的摩擦力:螺纹紧固件: 螺栓压力的分布法向应力切应力横截面积11高级培训螺纹紧固件: 螺母上力的分布只取决于材料的性能和螺栓的几何形状等效应力 (Von Mises)12高级培训螺栓的最大轴向力:最大紧固扭矩 :螺纹紧固件: 最大扭矩13高级培训工作条件下，紧固扭矩会比设计的小:紧固扭矩的不确定性,松动会松动 (比如振动)应用扭矩的不确定性由以下引起:摩擦系数不确定 (在相同扭矩下增大摩擦系数，螺栓的轴向力会减小),给出扭矩值的不确定度.其中:测力扳手:I = 1.6校准脉冲螺丝:I = 2.5手动扳手:I = 4螺纹紧固件: 扭矩的不确定性14高级培训因
6、为外力的施加, 由接触表面粗糙度的改变，螺栓的过盈和轴向力及时减小.n. surfaces = 3n. surfaces = 2螺纹紧固件: 装配松动Fp Fv iiDiDFvFp = Fv 15高级培训螺纹紧固件: 螺纹检验在标准螺母上，负载不是均匀分布的: 前5-6条螺纹承载90%的外力负荷. 第一条螺纹承载最大负荷. 16高级培训工作载荷存在于紧固件和螺栓头或螺母的接触面之间.阻力不变.当装配程序结束工作载荷施加后FvFpFv = FpFvFpCFp + C = Fv螺纹紧固件: 工作载荷17高级培训螺纹紧固件: 工作载荷Fv= Fv + DCvFp= Fp - DCpC=DCv+ DC
7、pFpFviup uviCDCpDCvDuFvFpFp= Fv18高级培训螺纹紧固件: 工作载荷再分配19高级培训D 公称直径Ev 材料的初始模数以上两个0.4D的计算也由螺栓头和螺母引起的系统变形.公称直径只考虑使用螺栓螺纹部分的横截面直径(dm).方程式应按需要转换。l1,A1l2,A2l3,A3Lp螺纹紧固件: 螺栓/螺母柔度20高级培训准确的评估紧固件需要由于载荷引起的应力及应变分布的知识。进行了近似评估参照等效圆柱截面积特征相同厚度的Ap减少同样的负载。紧固件柔度可认为:同种材料的紧固件螺纹紧固件: 紧固件柔度不同材料的紧固件21高级培训Hp: Dp/det 1detdfDpDLpd
8、fDpLp螺纹紧固件: 紧固件柔度22高级培训Hp: Dp/det 1detDLp螺纹紧固件: 紧固件柔度23高级培训已知 C, 如果 dv 增加DCv 减少:为了增加螺栓的应力dv可以使用垫圈或使用全螺纹螺栓.也可以增加紧固件的厚度来使应力dp增加！Fp Fv DCvDCvCCiFv,lim螺纹紧固件: 紧固件柔度24高级培训根据减小的横截面积可以算出一个新的Fv,lim :dgFv,limFp Fv DCvDCvCCiFv,lim螺纹紧固件: 柔度的改变25高级培训紧固件间弹性模量的存在引起柔度的增加：工作载荷则主要在螺栓上.Fp Fv iFv,limDCv C螺纹紧固件: 弹性模量26高
9、级培训Fp Fv iFv,limFeFp螺纹紧固件: 弹性模量27高级培训初始装配载荷后装配iAiBABLpALpLbBLaLc螺纹紧固件: 工作载荷应用28高级培训如果外部负载不应用于接触表面和夹紧螺栓和螺母、会员合规被载荷小:CCLp = Lv CC螺纹紧固件: 工作载荷应用29高级培训从负荷的观点:更大螺栓柔度更小紧固件柔度为了安全起见，应进行核查对温度负载的螺栓固定成员和螺栓头和螺母之间的接触面，同时考虑到其应用Fp Fv iFv,limmembers (A)members (B)bolt (A)bolt (B)螺纹紧固件: 工作载荷应用30高级培训最初选择:螺栓数 (C=Ftot/n
10、. bolts)材料种类规格静态检验最小轴向力检验疲劳强度检验完成可行不可行完善最初选择相关计算: k - Fv,lim - MT - dv - dp - DFv - DCv - DCp螺纹紧固件: 设计程序31高级培训静态检验必须在最差的条件下实施:计算应用Fv,lim装配不能松弛装配没有不确定性应用最大工作载荷Cmax其中:螺纹紧固件: 静态检验32高级培训如果静态检验失败:改变材料种类增加螺栓数减少C减少材料的使用(如80%)使用更长的螺栓(更大的柔度)使用横截面积更小的螺栓:螺纹紧固件: 静态检验利用横截面大的螺栓不总是有效：应力减小但-增大.33高级培训如果紧固件，螺栓头和螺母之间接
11、触面不平行，我们需要考虑由于螺栓弯曲产生的力:螺纹紧固件: 静态检验La34高级培训最小压力负荷Fp,lim常常需要应用于紧固件Fp , Fv ii DiFv,lim/I - DFvFv,limFv,lim/IDCpFp,min螺纹紧固件：最小轴向负荷FTfFp,minFT总剪力CS安全系数 (1.25-1.6)f摩擦系数n螺栓数m面数35高级培训注: 如果Fp,min = 0 (紧固件分离) 工作载荷由螺栓承担.如果最小轴向力比需要的小:减少扭矩应用的不确定性降低接触面的表面粗糙度材料种类改变(比 Fv,lim大）更硬的螺栓增加螺栓数 (比 C小)增加紧固件柔度螺纹紧固件: 最小轴向载荷36
12、高级培训材料种类的线状赫氏图 8.8 12.9 (出自 VDI 2230)没有轧的螺栓冷轧螺栓804050607016080100120140M 4 M 8M 10 M 16M 18 M 30sD(MPa)sD(MPa)0.10.20.30.40.50.60.70.80.9已证实，当sa 0.9 sD螺栓疲劳断裂螺纹紧固件: 疲劳度检验37高级培训Hp: 0 C(t) CmaxFp , Fv iDCmax,vCmaxDCv(t)Fv,mFv,limFv,a螺纹紧固件：疲劳核查38高级培训螺纹紧固件：疲劳核查Hp: Cmin C(t) CmaxFp , Fv iFv,aDCmax,vCmaxDC
13、v(t)Fv,mFv,limCminDCmin,v39高级培训Hp: Cmin 0 CmaxFp Fv iDCmax,vCmaxFv,limCminDCmin,vFv,minFv,maxDCv(t)Fv,aFv,m螺纹紧固件：疲劳核查40高级培训如果无法证实疲劳失效强度:增加螺栓柔度增加螺栓数 (减小C)改变材料种类螺纹紧固件：疲劳核查41高级培训单个刚性弹簧垫圈 (UNI 175)外部止动垫圈 (UNI 6599)塔长标签垫圈(UNI 6600)矩形止动垫圈(UNI 6601)开槽六角螺母 (UNI 5593-5594)薄的方螺帽 (UNI 5596).自锁六角螺母 (UNI 3377-3723)螺纹紧固件螺纹松动42高级培训第一个螺母和第二个螺母的第一次接触装配过程最后的情况第一个螺母逐步为第二个卸载. 第一个螺母和螺柱的接触面转化了. 螺栓上第一个螺母和第二个螺母之间的部分如弹簧般锁住两个螺母.第二个螺母高于第一,因为它必须支持最大负荷。错对螺纹紧固件：螺纹松动43高级培训螺栓上不能有剪力. 若有需要:用标有刻度螺栓校准套筒FTFTsdFTFTLpdedi螺纹紧固件：剪切力44高级培训
