【正文】 接引用前面的結(jié)論 7 螺栓的材料和許用應(yīng)力 一、螺紋聯(lián)接件 材料 螺栓、螺柱、螺釘常用材料： Q21 Q23 3 45等碳素鋼； 特殊用途 (防磁、導(dǎo)電 ): 特殊鋼、銅合金、鋁合金等。 ii rKF ??螺栓承受的載荷與距離成正比： 潘存云教授研制 F1m 強(qiáng)調(diào)是基座上的壓力 Fm F2m F1 F F2 C2 單個(gè)螺栓的受力分析： Om 力 變形 Ob ???ziLFM1 ii作用在底板兩側(cè)的合力矩與傾覆力矩 M平衡，即： 未加傾覆力矩時(shí)，工作點(diǎn)在 A。在作用 M后，接觸面繞 oo線轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，左邊的地基被放松，而螺栓被進(jìn)一步拉伸；右邊的螺栓被放松，而地基被進(jìn)一步壓縮。 iirFrF ?m a xm a x??? ZiirTrF12m axm ax???ziirfTKF1S0T rmax Fmax r1 f F0 f F0 r2 ri Fi 假設(shè)底板受載仍為平面，則螺栓的剪切變形量與距離成正比， F=Kri ii rKF ??剪切力與距離 r的比值為常數(shù) 3．受軸向載荷的螺栓組聯(lián)接 若作用在螺栓組上軸向總載荷 FΣ作用線與螺栓軸線平行，并通過螺栓組的對(duì)稱中心，則各個(gè)螺栓受載相同，每個(gè)螺栓所受軸向工作載荷為： 通常，各個(gè)螺栓還承受預(yù)緊力 F0的作用，當(dāng)聯(lián)接要有保證的殘余預(yù)緊力為 F1時(shí)，每個(gè)螺栓所承受的總載荷 F2為。 2．受轉(zhuǎn)矩的螺栓組聯(lián)接 TKfrFfrFfrF sz02022 ???????TrFziii ??? 1 采用普通螺栓，是靠聯(lián)接預(yù)緊后在接合面間產(chǎn)生的摩擦力矩來抵抗轉(zhuǎn)矩 T。 1．受橫向載荷 的螺栓組聯(lián)接 zFF ???? FKzifF S0f z iFKF ?? S0或 Ks為防滑系數(shù)，設(shè)計(jì)中可取 Ks =~。 ▲ 受力分析的類型： b)螺栓組的對(duì)稱中心與聯(lián)接接合面的形心重合； 受轉(zhuǎn)矩 受橫向載荷 受軸向載荷 受傾覆力矩 M 潘存云教授研制 潘存云教授研制 （ 1） 對(duì)于鉸制孔用螺栓聯(lián)接，每個(gè)螺栓所受工作剪力為： （ 2） 對(duì)于普通螺栓聯(lián)接 ，按預(yù)緊后接合面間所產(chǎn)生的最大摩擦力必須大于或等于橫向載荷的要求，有： 式中： z為螺栓數(shù)目。 采用凸臺(tái)或沉孔結(jié)構(gòu) 切削加工支承面 支承面不平 支承面傾斜 采用斜墊圈 二、螺栓組聯(lián)接的受力分析 ▲ 受力分析的目的： 根據(jù)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)和受載情況，求出受力最大的螺栓 及其所受的力，以便進(jìn)行螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算。當(dāng)支承面為傾斜表面時(shí)，應(yīng)采用斜面墊圈等。 潘存云教授研制 潘存云教授研制 潘存云教授研制 潘存云教授研制 潘存云教授研制 保證被聯(lián)接件，螺母和螺栓頭支承面平整，并與螺栓軸線相互垂直。 t0 螺栓間距 t0 工作壓力 (MPa) 7d 4d 3d t0 (mm) ≤ ~4 4~10 10~16 16~20 20~30 d ▲ 為了便于在圓周上鉆孔時(shí)的分度和畫線，通常分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目取成 : 8等偶數(shù)。 A B 潘存云教授研制 對(duì)于壓力容器等緊密性要求較高的重要聯(lián)接。 潘存云教授研制 潘存云教授研制 潘存云教授研制 潘存云教授研制 潘存云教授研制 潘存云教授研制 d h D ▲ 螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距，以保證扳手空間 c) 當(dāng)同時(shí)承受軸向載荷和較大的橫向載荷時(shí)，采用抗 剪零件來承受橫向載荷。 軸對(duì)稱的簡(jiǎn)單幾何形狀。它是根據(jù)被聯(lián)接件的結(jié)構(gòu)和聯(lián)接的用途，確定螺栓數(shù)目和分布形式。在聯(lián)接結(jié)合面處，螺栓桿則受剪切。 疲勞極限 σ1 σ1tc 10 160~220 120~ 150 Q215 170~220 120~160 35 220~300 170~220 45 250~340 190~250 40Cr 320~440 240~340 材 料 ψσ 材料特性系數(shù) 碳素鋼： ψσ =~ 合金鋼： ψσ =~ σminM σ1e σ1 σa σm O C A σS G M M’ 3 Kσ 綜合影響系數(shù) S 安全系數(shù) 見下頁 潘存云教授研制 表 螺栓聯(lián)接的安全系數(shù) S 碳素鋼 5~4 4~ ~2 碳素鋼 ~ ~ M6~M16 M16~M30 M30~M60 M16~M16 M16 ~M30 M30~M60 不控制預(yù)緊力的計(jì)算 控制預(yù)緊力的計(jì)算 受載類型 靜載荷 變載荷 松螺栓聯(lián)接 ~ 合金鋼 ~5 5~ ~3 合金鋼 10~ ~10 ~ ~ (Sa=~4 ) 鋼： Sτ=， Sp= 1. 25， 鋼： Sτ=~5， Sp= 1. 5 鑄鐵： Sp=~， 鑄鐵： Sp= ~3 鉸制孔用螺栓聯(lián)接 受軸向及橫向載荷的普通螺栓聯(lián)接 緊螺栓聯(lián)接 3．承受工作剪力的緊螺栓聯(lián)接 這種聯(lián)接是利用鉸制孔用螺栓抗剪切來承受載荷的。 ][ 21 ??Fd ??設(shè)計(jì)公式： 當(dāng)工作拉力在 0~F之間變化時(shí)， 螺栓所受總拉力在 F0 ~ F2之間變化。 設(shè)流體壓強(qiáng)為 p，螺栓數(shù)目為 Z，則缸體周圍每個(gè)螺栓的平均載荷為： p C可靠性系數(shù)，常取 C=~ mfCFF ?0預(yù)緊力 F0 ： f摩擦系數(shù)，對(duì)鋼與鑄鐵，取 : f =~ m結(jié)合面數(shù) 上圖 m=1,下圖 m=2 若取 f =， C=, m=1, 則： F0 ≥ 8F →結(jié)構(gòu)尺寸大 F F F F/2 F/2 F0 F0 F0 F0 潘存云教授研制 潘存云教授研制 F F/2 F/2 2. 受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓聯(lián)接 改進(jìn)措施： a. 采用鍵、套筒、銷承擔(dān)橫向工作載荷。(221012dFtgdd??? ??對(duì)于 M10~M64的普通鋼制螺紋，可?。? tgρ ’ ≈ f ’ =， d2 /d1=, tgρ ’ ≈ 得： τ ≈ σ 分母為抗剪截面系數(shù) 計(jì)算應(yīng)力： 22 3??? ??ca 22 )(3 ?? ??由此可見，對(duì)于 M10—M64普通螺紋的鋼制緊螺栓聯(lián)接，在擰緊時(shí)，雖然同時(shí)承受拉伸和扭轉(zhuǎn)的聯(lián)合作用，但在計(jì)算時(shí)，可以只考慮拉伸強(qiáng)度計(jì)算，并將預(yù)緊力增大 30%來考慮扭轉(zhuǎn)的影響。 ][4/210 ?? ?dF拉應(yīng)力： 1. 僅承受預(yù)緊力的緊螺栓強(qiáng)度 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力： 16/3111dTWTT ?? ?? 16/ 2)39。 一、松螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算 強(qiáng)度條件： ][4/21?? ?dF a式中 : d1螺紋小徑 mm ， [σ]— 許用應(yīng)力 二、緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算 Fa Fa 力除以面積 設(shè)計(jì)公式： ][41 ??aFd ?裝配時(shí)須要擰緊，在工作狀態(tài)下可能還需要補(bǔ)充擰緊。采用標(biāo)準(zhǔn)件時(shí)，這些部分都不需要進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。 防松的方法： 1. 利用附加摩擦力防松 尼龍圈鎖緊螺母 彈簧墊圈 對(duì)頂螺母 4 螺紋聯(lián)接的防松 防松 防止螺旋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。但在沖擊、振動(dòng)和變載條件下，預(yù)緊力可能在某一瞬時(shí)消失，聯(lián)接仍有可能松動(dòng)而失效。 LS 1)憑手感經(jīng)驗(yàn)； 2)測(cè)力矩扳手； 3)定力矩扳手； 4)測(cè)定伸長(zhǎng)量。即防止相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。但在沖擊、振動(dòng)和變載條件下，預(yù)緊力可能在某一瞬時(shí)消失，聯(lián)接仍有可能松動(dòng)。 rf =(dw+d0)/4 簡(jiǎn)化公式： 適用于 M10~M60的粗牙螺紋， f’ =, fc=, T ≈ F 0 d Fa Fa是由聯(lián)接要求決定的，為了發(fā)揮螺栓的工作能力和保證預(yù)緊 可靠，應(yīng)?。? 總力矩： 注意： 對(duì)于重要的聯(lián)接，應(yīng)盡可能采用 M12的螺栓。2021 ?? ???? tgdFTTT二、 擰緊力矩 21 TTT ??T1— 克服螺紋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力矩； T2— 克服螺母支撐面上的摩擦阻力矩； 設(shè)預(yù)緊力為 F0 或預(yù)緊力（不受軸向載荷） fc— 摩擦系數(shù)。 碳素鋼螺栓： F0≤ (~) σ s A1 合金鋼螺栓： F0 ≤ (~) σ s A1 A1 危險(xiǎn)截面積， A1 ≈ π d21/4 fc rFftgdFTTT039。 一、概述 一般螺紋聯(lián)接在裝配時(shí)都必須擰緊，這時(shí)螺紋聯(lián)接受到預(yù)緊力的作用。 預(yù)緊力 預(yù)緊時(shí)螺栓所承受軸向拉力稱為預(yù)緊力，用 Fo表示。 專用螺紋聯(lián)接 3 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊 預(yù)緊的目的 將螺紋聯(lián)接件擰緊到一定程度稱為預(yù)緊。 用于尺寸受限制之處。 參數(shù) l1 、 e、 a與螺栓相同 l 1 l 1 H H H 1 H 1 H 2 H 2 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，省了螺母，不宜經(jīng)常拆裝，以免損壞螺孔而修復(fù)困難。 鑄鐵 H=(~)d 鋁合金 H=(~)d 螺紋孔深度 H1=H+(2~)P。 潘存云教授研制 潘存云教授研制 d d 潘存云教授研制 潘存云教授研制 潘存云教授研