机械设计基础 螺纹联接的预紧和放松

机械设计基础螺纹联接的预紧和放松第1页/共27页拧紧过程：螺栓受拉，伸长。预紧F0F0F0F0在螺纹连接过程中，预紧力大小要适当。如气缸盖螺纹连接，F0小缸盖与缸体间出现间隙漏气；F0过大螺栓拉断1、预紧力F0一般：碳钢：

——螺栓最小剖面积mm2

——屈服极限MPa

合金钢：第2页/共27页2、拧紧力矩F0如何加上去的，通过扳手给螺母加一个力矩产生的，这个力矩叫做拧紧力矩T1——螺旋副摩擦力矩T2——端面摩擦力矩对于M10～M68粗牙螺纹，则可简化为

由上式可得出预紧力与外加力矩的关系d:螺纹公称直径第3页/共27页拧紧力矩可通过控制拧紧力矩T的大小，来控制预紧力通常扳手长∴过小螺栓易损坏，一般≥M5第4页/共27页3.控制预紧力的措施

通常，联接不重要，用扳手长短可控制，关键部件，如航空、航天、压力容器等必须要求可靠性，必须控制预紧力。2007年8月20日中国台湾华航公司的一架737-800客机在冲绳机场降落后起火。

事故原因：螺栓松脱，刺穿油箱第5页/共27页2005年1月美猎鹰1火箭发射一分钟后消失军事卫星下落不明事故原因——螺母脱落第6页/共27页3、控制预紧力的措施：一般通过控制拧紧力矩来控制预紧力测力距扳手

定力矩扳手第7页/共27页最准确方法，测量预紧前后的螺栓变形量精确，直观可直接测出螺栓预紧力的值第8页/共27页思考：

除了外加拧紧力矩，还有没有其他方法控制预力？用液压拉伸器先将螺栓拉长，拧螺母，再放松螺螺栓轮船燃气轮机上螺栓，太大，无法用扳手（拿不动），怎样拧紧（加预紧力）由于拧紧过程中螺栓被拉长→先将螺栓拉长液压拉伸预紧技术F0F0F0F0第9页/共27页二、螺纹联接的防松螺纹联接，通常满足自锁条件

但是在冲击、振动和变载的作用下，预紧力和摩擦力可能瞬间消失，多次重复后就可能使联接松脱。因此，必须进行防松，否则会影响正常工作，造成事故。第10页/共27页永久防松端铆冲点（破坏螺纹）点焊第11页/共27页液压防松螺母第12页/共27页§10-6螺纹联接的强度计算螺纹连接常常用螺栓组受力分析→找出受力最大的螺栓→理论计算（螺栓组应大小相同，美观且便于安装）强度计算：用多大螺栓，强度够不够

受拉螺栓的失效形式主要是：螺纹部分的塑性变形。螺杆的疲劳断裂。第13页/共27页一、松螺栓联接工作前不拧紧，无F0，（如吊钩螺栓）只有工作载荷F起拉伸作用，主要失效形式拉断。强度条件为：MPa设计问题：

式中：d1——螺杆危险截面直径（mm）

[σ]——许用拉应力N/mm2(MPa)

（mm）→定公称直径d第14页/共27页二、紧螺栓联接

——工作前有预紧力F0(仅研究普通螺栓连接形式)

F0F0F0F0

工作前拧紧，在拧紧力矩T作用下，螺栓仅承受预紧力对于给出预紧力F0

多大螺栓合适？进而求出d1可否预紧力F0→产生拉伸应力σ螺纹摩擦力矩T1→产生剪应力τ复合应力状态第15页/共27页拉应力剪应力按第四强度理论：第16页/共27页强度条件为：式中：F0——预紧力（N）

1.3——考虑螺纹力矩对螺栓联接强度的影响

设计公式：那么F0=?第17页/共27页2．受横向工作载荷时特点：杆孔间有间隙，靠拧紧后正压力由（F0）产生摩擦力来传递外载荷，保证联接可靠（不产生相对滑移）的条件为：FFFF所须的预紧力为F0f——摩擦系数m——接合面数C——可靠性系数带入上节强度（设计）公式可校核（求d1）∴螺栓所需的轴向力（即预紧力）应为第18页/共27页当即，预紧力为横向工作载荷的8倍，所以螺栓联接靠摩擦力来承担横向载荷时，其尺寸较大。

第19页/共27页3、受轴向工作载荷时①工作特点：工作前拧紧，有F0；工作后加上工作载荷F,

工作前、工作中载荷变化。②解决问题：a)保证安全可靠的工作，F0=？

b)工作时螺栓总载荷，FE=？

第20页/共27页第21页/共27页第22页/共27页有密封性要求联接2.一般联接工作载荷稳定3.一般联接工作载荷变化总拉力——相对刚度联立上两式得（F0与FR的关系）第23页/共27页

设计公式

强度条件

注意：用Fa而不是F0第24页/共27页三、铰制孔螺栓联接失效