螺纹连接的预紧与防松.ppt

10 5螺纹连接的预紧和防松 一 螺纹连接的预紧 1 预紧的目的1 增加连接的刚度2 增加紧密性3 提高防松能力 工作载荷作用前 使螺杆受到预紧力的作用 2 拧紧力矩 T1 克服螺纹副相对转动的阻力矩 T2 克服螺母支撑面上的摩擦阻力矩 设预紧力为Fa 简化公式 T 0 2Fad 拧紧力矩 对于M10 M60的普通粗牙螺纹 3 控制预紧力的方法1 靠装配工人的经验2 采用测力矩扳手或定力矩扳手来控制预紧力的大小 测力矩扳手 定力矩扳手 二 螺纹连接的防松 1 防松的方法 1 利用附加摩擦力防松 摩擦防松 弹簧垫圈 对顶螺母 防松的实质 阻止螺纹副相对反转 开口销与槽形螺母 2 采用专门防松元件防松 机械防松 止动垫圈 串联钢丝 圆螺母加止动垫圈 3 其他方法防松 破坏螺纹副关系 涂粘合剂 10 6螺栓连接的强度计算 失效形式 螺栓拉断 螺杆压溃或剪断 滑扣 一 松螺栓连接 强度条件 式中 d1 螺纹小径 mm 问题 确定螺纹小径d1 根据标准选定螺栓的公称直径d 螺距p 长度L等 许用应力 MPa 二 紧螺栓连接 螺栓受轴向拉力Fa和摩擦力矩T的双重作用 拉应力 切应力 对于M10 M68的普通螺纹 取d1 d2和 的平均值 并取 tg f 0 15 得 0 5 计算应力 由此可见 受拉伸与扭剪复合应力作用的螺栓连接 可以只按受拉伸应力来计算 但必须将拉应力加大30 以考虑剪应力的影响 螺栓材料为塑性材料 受拉伸和扭剪复合应力作用 由 第四强度理论 有 1 受横向工作载荷的紧螺栓连接 普通螺栓连接 C 可靠性系数 常取C 1 1 1 3 预紧力F0 f 摩擦系数 m 结合面数目 z 螺栓个数 强度条件 其中 Fa F0 F 横向外载荷 工作时 接合面间不允许产生相对滑移 因此有 剪切应力d0 螺栓孔直径 mm 许用切应力 MPa 铰制孔用螺栓连接 m 接合面数目 z 螺栓个数 hmin 螺栓与孔壁间挤压面的最小高度hmin min h1 h3 h2 p 螺栓与被连接件中材料机械性能较差者的许用挤压应力 P148表10 6 挤压应力 2 受轴向工作载荷作用的螺栓连接 充气前螺栓预紧力为F0 充气后螺栓继续受拉变长 接合面间作用力减小到FR 单个螺栓所受的轴向外载荷为 螺栓所受轴向总载荷 Fa Fa FE FR FR 残余预紧力 气体压力 F 残余预紧力的确定 1 工作载荷无变化 2 工作载荷有变化 3 有紧密性要求 FR 0 2 0 6 FE FR 0 6 1 FE FR 1 5 1 8 FE 强度条件 1 螺栓材料Q235 35 45 40Cr螺栓按其力学性能进行分级 国标规定 螺栓3 6 4 6 4 8 5 6 5 8 6 8 8 8 9 8 10 9 12 9螺母4 5 6 8 9 10 12 10 7螺栓的材料和许用应力 2 螺栓性能等级代号的意义 第一数字 表示螺栓材料抗拉强度极限 b的1 100 b 第一数字 100 第二数字 表示螺栓材料的屈服极限 s与强度极限 b比值的10倍 s 第一数字 第二数字 10 例 4 6级螺栓 b 4 100 400MPa s 4 6 10 240MPa 3 螺纹连接的许用应力见教材表10 6 10 7 本次课重点回顾 1 螺纹连接的防松方法2 松螺栓强度条件3 紧螺栓强度条件 1 受横向载荷a 普通螺栓连接Fa b 铰制孔螺栓连接挤压应力 剪切应力 2 受轴向载荷 Fa FE FR 4 螺栓等级符号的意义 练习题 1 对顶螺母属于防松方法 止动垫片属于防松方法 2 5 6级螺栓的屈服极限是 强度极限是 3 螺栓连接容易因螺杆压溃和剪断而失效 一 填空 1 一刚性凸缘联轴器用6个5 6级M24的普通螺栓连接 联轴器材料为HT200 允许传递最大转矩T 5000N m 接合面摩擦系数f 0 15 安装时要求控制预紧力 C 1 2 试校核螺栓连接的强度 D0 340mm 二 计算题 解 1 许用应力 螺栓材料5 6级 查表10 6 要求控制预紧力 取S 1 3 许用应力 2 由接合面间不产生相对滑移的条件有 3 强度计算 查表10 1 有 M24的螺栓 d1 20 752mm 强度条件式 该螺栓连接强度满足要求 2 一钢制液压油缸的螺栓连接 油压P 3MPa 油缸内径D 160mm 为保证气密性要求 用10个M12 d1 10 106mm 性能等级为6 8级的螺栓连接 控制预紧力 试校核该螺栓连接的强度 解 1 确定许用应力 螺栓性能等级6 8级 查表10 6 控制预紧力 取S 1 5 许用应力 2 计算载荷 液压缸内总的轴向外载荷 单个螺栓所受的工作载荷 残余预紧力 有紧密性要求 螺栓工作时的计算载荷 3 强度计算 强度条件式 该螺栓连接强度满足要求 一刚性凸缘联轴器用M1 d1 13 835mm 的普通螺栓连接 以摩擦力来传递转矩T 1500N m 螺栓材料为45钢 5 8级 接合面摩擦系数f 0 15 可靠性系数C 1 2 安装时不控制预紧力 试确定所需螺栓个数 解 1 确定许用应力 查表10 7 不控制预紧力 M16 碳素钢 安全系数 S 3 许用应力 2 由强度条件式 有 单个螺栓所能承受的预紧力 3 由接合面间不产生相对滑移的条件 有 所需螺栓个数 所以 该连接需要10个螺栓 特点 定心好 装拆方便 10 11键连接和花键连接 作用 用来实现轴和轴上零件的周向固定以传递扭矩 或实现零件的轴向固定或移动 一 键连接的类型 平键 半圆键 楔键 切向键等 1 平键连接 种类 普通平键 导向平键 工作面 两侧面 普通平键 圆头 A型 键槽用指状铣刀加工 固定良好 应力集中大 用于静连接 单圆头 C型 方头 B型 键槽用盘形铣刀加工 应力集中小 用于轴端 A型 B型 C型 标记实例 圆头普通平键 A型 键16 100GB1096 79 方头普通平键 B型 键B16 100GB1096 79 单圆头普通平键 C型 键C16 100GB1096 79 普通平键的尺寸标记 b L 导向平键 用于动连接 结构特点 长度较长 需用螺钉固定 为便于装拆 制有起键螺孔 2 半圆键连接 优点 定心好 装配方便 缺点 对轴的削弱较大 只适用于轻载连接 特别适用于锥形轴端的连接 工作面 两侧面 3 楔键连接和切向键连接 结构特点 键的上表面有1 100的斜度 轮毂槽的底面也有1 100的斜度 缺点 定心精度不高 应用 只能应用于定心精度不高 载荷平稳和低速的连接 类型 普通楔键 钩头楔键 钩头是用来拆卸用的 楔键工作面 上 下面 在重型机械中常采用切向键 一对楔键组成 切向键工作面 窄面 相互平行 特点 能单向传递大转矩 当双向传递扭矩时 需要两对切向键分布成120 130 二 平键连接的强度计算 失效形式 压溃 剪断 严重过载 1 普通平键强度条件 l L b l L l 键的工作长度 mm l L b 2 d 轴径 mm h 键高度 mm T 转矩 N mm p 许用挤压应力 查表10 10 F 2 导向平键强度条件失效形式 磨损 若强度不够时 可采用两个键按180 布置 考虑到载荷分布的不均匀性 校核强度时按1 5个键计算 p 许用压强 查表10 10 三 花键连接 1 结构特点 沿轴和轮毂周向均布多个键齿 2 优点 承载能力高 对轴的削弱程度小 定心好 导向性好 3 工作面 齿的侧面 4 分类 制造容易最常用 用于高强度连接 用于薄壁零件连接 矩形花键 键开线花键 三角形花键 四 键的选择 1 类型选择 根据键连接特点 工作条件 截面尺寸 b h按轴径d来选择2 尺寸选择 长度 L按轮毂长度L 而定 L L 5 10mm 且圆整为标准系列 3 强度校核 练习题 1 弹簧垫圈属于防松方法 串联钢丝属于防松方法 2 5 6级螺栓的屈服极限是 强度极限是 3 螺栓连接容易因螺杆压溃和剪断而失效 4 平键的工作面是 楔键的工作面是 一 填空 二 计算题某一铸铁直齿圆柱齿轮通过键与一钢轴联接 装齿轮处的轴段直径d 60mm 轮毂长L 100mm 传递的扭矩T 5 5 105N mm 工作中稍有冲击 试设计此键