在实际应用中,大部分螺纹连接在装配时都必须拧紧,这时螺纹连接受到预紧力的作用。对于重要的螺纹连接,应控制其预紧力,因为预紧力的大小对螺纹连接的可靠性、强度和密封性均有很大的影响。
一、计算拧紧力矩
螺纹连接的拧紧力矩T等于克服螺旋副相对转动的阻力矩T1和螺母支承面上的摩擦阻力矩T2(见图5-1-1)之和,即
式中,F0——轴向力,对于不承受轴向工作载荷的螺纹,F0即预紧力;
d2——螺纹中径;
fc——螺母与被连接件支承面之间的摩擦系数,无润滑时可取fc=0.15;
rf——,其中dw为螺母支承面的外径,d0为螺栓孔直径。
对于M10~M68的粗牙螺纹,若取fv=tanρv=0.15,fc=0.15,则式(5-1-1)可简化为
式中:d——螺纹公称直径,单位mm;
F0——预紧力,单位N。
F0值是由螺纹连接的要求来决定的,为了充分发挥螺栓的工作能力和保证预紧可靠,螺栓的预紧应力一般可达材料屈服极限的50%~70%。
小直径的螺栓装配时应施加小的拧紧力矩,否则容易将螺栓杆拉断。对重要的、有强度要求的螺栓连接,如无控制拧紧力矩的措施,则不宜采用小于M12的螺栓。
图5-1-2 拧紧螺纹的摩擦阻力矩
通常螺纹连接拧紧的程度是由工人的经验来决定的。为了能保证装配质量,重要的螺纹连接应按计算值控制拧紧力矩。(www.xing528.com)
小批量生产时可使用带指针刻度的测力矩扳手,如图5-1-3所示;大量生产多采用风扳机,当输出力矩达到所调节的额定值时,离合器便会打滑而自动脱开,并发出响声,如图5-1-4所示。
图5-1-3 测力矩扳手
图5-1-4 风扳机
二、分析螺纹连接防松措施
一般说来,连接用的三角形螺纹都具有自锁性,在静载荷和工作温度变化不大时不会自动松脱。但在冲击、振动和变载的作用下,预紧力可能在某一瞬时消失,连接仍有可能松脱。高温的螺纹连接,由于温度变形差异等,也可能发生松脱现象,因此设计时必须考虑防松。
螺纹连接防松的根本问题在于防止螺旋副的相对转动。防松的方法很多,现将常用的几种列于表5-1-3中。
表5-1-3 螺纹常用的防松方法
做一做
请同学们讨论一下,对顶螺母防松,两个螺母选择的厚度一样吗?如果不一样,螺母较厚的放在上面还是较薄的放在上面呢?为什么?
三、分析影响螺栓连接强度的因素
影响螺栓强度的因素及提高强度的措施见表5-1-4。
表5-1-4 影响螺栓强度的因素和提高强度的措施
续表
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