螺纹连接的预紧和防松演示幻灯片

105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：,T0.2Fad,拧紧力矩：,对于M10M60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,106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M10M68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=1.11.3；,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=minh1+h3,h2p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=(0.20.6)FE,FR=(0.61)FE,FR=(1.51.8)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、12,107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=4100=400MPa，s=4610=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=5000Nm，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=1500Nm，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。,1011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16100GB1096-79,方头普通平键(B型):键B16100GB1096-79,单圆头普通平键(C型):键C16100GB1096-79,普通平键的尺寸标记,bL,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120130,二、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（Nmm）,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：bh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-（510mm），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=5.5105Nmm，工作中稍有冲击，试设计此键联接