螺纹联接的强度计算

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螺纹联接的强度计算

螺栓的受力形式主要是轴向受拉或横向受剪。轴向受拉时有松螺栓联接与紧螺栓联接两种情况。螺栓危险截面应是小径所 在截面。

一、松螺栓联接的强度

1、特点:在承受工作载荷前,螺栓不受力,在工作时则只承受轴向工作载荷F 作用。此联接可能发生的失效形式为螺栓杆的拉断。

2、强度条件:

式中,d 1为螺纹小径(mm ),[σ]为松螺栓联接螺栓的许用拉应力(MP ),查下表。 3、实例:如起重吊钩。 二、紧螺栓联接的强度计算

紧螺栓联接装配时已拧紧,未加载荷前已受预紧力。

只分析受横向工作载荷情况如右图:

外载荷Fs 与螺栓轴线垂直。联接靠被联接件接合面间的摩擦力传递外载荷,因此螺栓只受预紧力Q 0作用。工作时防止被联接件相对滑动,螺栓预紧力Q 0为:

式中,S 为安全系数,通常S=1.1~1.3;m 为接合面数,f 为接合面间的摩擦系数,f =0.1~0.16。 这种联接的螺栓在预紧力Q 0作用下,在其危险截面(小径)产生拉应力:

在对螺栓施加预紧力Q 0时,拧紧时螺栓同进还受扭矩T,螺栓在T 作用下,在其危险截面(小径)处产生扭转切应力τ:

对于M10~M60的普通螺纹,取d 1、d 2、λ的平均值,并取

,则

按第四强度理论,当量应力为

故该螺栓联接的强度条件为:

螺纹联接按材料的力学性能分为十个等级。螺母的性能等级用螺栓力学性能等级标记的第一部分数字标记。当螺栓与螺母配套成组合件时,两者的力学性能应为同级。

螺栓联接的许用力和安全系数

螺纹的结构、预紧与防松

一、螺纹连接的结构设计

1、联接接合面的几何形状通常设计成轴对称的简单几何形状,螺纹连接布置时应使其对称中心与联接接合面的形心重合,以使受力均匀。

2、分布在同一圆周上的螺纹联接数目应尽量取4、6、8、12、16、的偶数,以便于圆周上钻孔时分度和划线。同一螺纹联接中的螺纹联接件的材料、直径和长度均取为相同,同一产品上采用的螺纹联接件的类型和尺寸规格应越少越好。

3、当螺纹联接承受弯矩或转矩时,应使螺栓尽量远距离布置。对普通螺栓联接,当其受轴向、横向载荷联合作用时,应采用销、套筒、键等零件来承受横向载荷,以减小螺栓的预紧力及结构尺寸。

4、螺纹联接的排列应有合理的间距、边距,并注意留有扳手空间,扳手螺纹联接的排空间尺寸可查阅有关标准。

5.在铸件或锻件未加工表面上安装螺栓时,将时螺栓受到附加弯曲应力的作用。这是螺栓强度影响较大,应尽量避免。此时常采用凸台、沉孔等结构。

6、保证被联结零件的位置精度

二、预紧

1、预紧力:螺纹连接在承受工作载荷前一般需拧紧,此时螺栓受到力称预紧力。

2、预紧目的:提高联接的可靠性、紧密性和防松能力;增大联接中接合面的正压力,使被联接件不产生相对滑动。国大的于今力会导致螺枪直径过大,也会使螺枪在装配或偶然过载时拉断。

3、预紧力的控制:通过测力矩扳手和完力矩扳手控制扳手力矩大小。

三、防松

螺纹连接一般具有自锁性,此外螺母及螺栓头部的支撑面上的摩擦力也有防松作用,故拧紧后一般不会松脱。但在冲击、振动或变载荷作用下,以及在高温或温度变化较大时,螺纹钢之间的摩擦力会顺时减小或消失,联接就可能松动。防松的关键就是防松螺旋钢的相对转动。

1、摩擦防松

弹簧垫圈对顶螺母尼龙圈锁紧螺母

止动垫圈开销与六角螺母圆螺母与止动垫圈