螺栓联接静、动态特性实验报告

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1 / 17 螺栓组受力分析与计算 一． 螺栓组联接的设计

设计步骤：

1． 螺栓组结构设计

2． 螺栓受力分析

3． 确定螺栓直径

4． 校核螺栓组联接接合面的工作能力

5． 校核螺栓所需的预紧力是否适宜

确定螺栓的公称直径后，螺栓的类型，长度，精度以与相应的螺母，垫圈等结构尺寸，可根据底板的厚度，螺栓在立柱上的固定方法与防松装置等全面考虑后定出。

1. 螺栓组联接的结构设计

螺栓组联接结构设计的主要目的，在于合理地确定联接接合面的几何形状和螺栓的布置形式，力求各螺栓和联接接合面间受力均匀，便于加工和装配。为此，设计时应综合考虑以下几方面的问题：

1〕联接接合面的几何形状通常都设计成轴对称的简单几何形状，如圆形，环形，矩形，框形，三角形等。这样不但便于加工制造，而且便于对称布置螺栓，使螺栓组的对称中心和联接接合面的形心重合，从而保证接合面受力比拟均匀。

2〕螺栓的布置应使各螺栓的受力合理。对于铰制孔用螺栓联接，不要在平行于工作载荷的方向上成排地布置八个以上的螺栓，以免载荷分布过于不均。当螺栓联接承受弯矩或转矩时，应使螺栓的位置适当靠近联接接合面的边缘，以减小螺栓的受力〔如下图〕。如果同时承受轴向载荷和较大的横向载荷时，应采用销，套筒，键等抗剪零件来承受横向载荷，以减小螺栓的预紧力与其结构尺寸。

接合面受弯矩或转矩时螺栓的布置 word

2 / 17 3〕螺栓排列应有合理的间距，边距。布置螺栓时，各螺栓轴线间以与螺栓轴线和机体壁间的最小距离，应根据扳手所需活动空间的大小来决定。扳手空间的尺寸〔如下图〕可查阅有关标准。对于压力容器等严密性要求较高的重要联接，螺栓的间距t0不得大于下表所推荐的数值。

扳手空间尺寸

螺栓间距t0

注：表中d为螺纹公称直径。

4〕分布在同一圆周上的螺栓数目，应取成4，6，8等偶数，以便在圆周上钻孔时的分度和画线。同一螺栓组中螺栓的材料，直径和长度均应一样。

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技术论文　

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质量流量计由于它能直接测量管道内流体的质量　流量，而不必像过去那样，分别测量被测流体的体积流　量和密度，然后计算求得。质量流量计的精度和稳定度　较高，量程比也比较大，因此日益受到用户的青睐。　１、原理概述　流体流动的金属管元件谐振的动态响应特性，与无　流体流动的金属管的动态响应特性之间的差别，是由　Ｃｏｒｉｏｌｉｓ（科里奥利）效应引起的。所谓科里奥利效应，是　指当质点在一个转动参考系内作相对运动时，会产生一　种不同于通常离心力的惯性力作用在此质点上。科里奥　利流量计有多种形式，下面以单直管科里奥利流量计为　例来讨论。　２、测量管的振动分析　测量管两端和套管的联结一般采用焊接或者胶接，　中部受激振力，细长结构，所以可以简化为梁模型。两端　近似刚性支承，可以简化为固支梁。　梁段的弯曲转动效应与剪切变形略去不计，若引用　牛顿力学来建立梁弯曲振动时的运动方程，可由梁中截　取一微元段，梁在对称平面内作铅垂方向振动时，微元　主要做上下运动。图１ａ表示梁在ｘ－ｙ平面内振动。静止　口崔亚飞　时ｙ（ｘ，０）＝ｏ。在某种激励下梁离开了平衡位置。从梁的　任意截面Ｘ取出一小段ｄ】（，它的受力见图１ｂ。这一小段　的质量为Ｉｌｌ，上下振动的加速度为ａ２ｙ／ａｔ２。由微元段的　平衡条件得到：　一　＝ｍ粤；掣：Ｆ　（１）　ｏＸ　ｏ【　ｏＸ　式中：Ｆ为剪力；Ｍ为弯矩；ｍ为梁单位长度的质　量；Ｙ为梁弯曲振动时的挠曲位移。　

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图１梁的弯曲振动和微元受力分析　３、有限元模态分析　科里奥利质量流量计ＣＭＦ工作中，主要是通过测　量管振动来实现对流量的测量，简单的方法是只考虑测　量管的振动，认为它是固定在ＣＭＦ中的；要全面考虑，　（接上页）附在表面上，使金属与腐蚀介质隔离，达到防　腐的目的。　此法不需除氧　滁湿，＿彀加入量为０．５ｋｇ／ｍ３￣ｌｋｇ／ｍ。。　该类气液相缓蚀剂有碳酸环已胺、ＴＨ９０１、正十八胺等，　一般适用正十八胺。　６、保养方法的选择及注意事项　●按停炉时间的长短选择　停炉时间较短且处于随时即可投入运行的锅炉，　宜采用热力保养法；停炉时间在１～３个月的，可采用湿　法保养或干法保养；停炉时间较长的（如季节性使用的　锅炉）宜采用干法保养或充气保养方法　●按环境温度的高低选择　选择锅炉停炉保养方法时，应考虑到气候季节和　环境的温度，一般讲冬季不宜选用湿法保养，如采用湿　法保养，必须保持锅炉房的环境温度在５℃以上。　●注意系统外部的防腐保养　（１）在清洗水垢和泥渣的同时，应清除系统外部及　烟道内的烟灰和炉排上的灰渣。　（２）对于停炉时间较长的锅炉，系统外部（包括锅　壳式锅炉的炉胆、燃烧室）应采用干法保养，并应定期　检查干燥剂是否失效，如已失效，必须及时更换。　（３）停炉期间应保持锅炉房干燥和做好防雨工作，对　于地势较低的锅炉房，应采取措施防止地下水的浸入。　（４）锅炉的辅机、附属设备和各种阀门经过检修　后，应刷防腐漆或涂抹润滑油。　做好工业锅炉的停炉保养可避免锅炉腐蚀，减少　维修，对延长锅炉的使用　要的意义。（作者单位：调　，　ｙ

中国新技术新产品2021 NO.8（下）

- 63 -工 业 技 术

0 引言该文以半挂车空气悬挂支架与弹簧梁连接部位的M24螺栓副为例，通过3种不同组合的螺栓螺母测试对比，按ISO 16130：2015 《紧固件横向振动试验方法》同等测试，对比分析各种螺栓螺母配合防松方式优缺点，探讨锁紧力矩与夹紧力在不同螺栓组件情况下横向振动试验中的影响。该文考虑不变化螺栓，通过变化螺母及垫圈，开展3种组合空气悬架支架M24枢轴螺栓组件的横向振动试验，得到各个工况下螺栓组件的夹紧力时程曲线，确定空气悬架支架枢轴螺栓组件的最佳组合。研究结果对提高空气悬架支架枢轴螺栓防松性能、保证车辆安全运行具有重要意义，同时也可以运用到其他类似的使用工况。1 基本概念螺栓螺母配合后向内部物体施加的力，叫夹紧力；螺栓螺母配合使用后，夹紧力比初始锁紧状态小，即为螺栓松脱；螺栓失效常见形式是夹紧力不足，夹紧力不足有以下2种可能：1）初始锁紧夹紧力小。因接触表面的材料相互嵌入、材料蠕变、锁紧力矩不够、摩擦系数的变化等因素，都会导致螺栓的初始锁紧状态夹紧力不足；2）使用后夹紧力变小。因螺栓承受交变载荷、振动或高温环境等影响因素，夹紧力随着使用周期的变长而减小，甚至夹紧力可能完全消失[1]。第一种情况，可以通过螺栓螺母的配合结构、原材料、生产过程控制、表面处理以及规范锁紧力矩进行规避；但第二种情况，这种失效模式危害性更大，是行业内一直在致力改善的问题。2 试验概况2.1 试验方案为验证空气悬架支架枢轴螺栓组件的防松效果，确定枢轴螺栓组件的最佳组合，在某检测中心分别开展了三种组合的M24螺栓副测试，螺栓螺纹规格为M24×2细牙，性能等级为10.9级，配套的螺母螺纹规格也是M24×2，性能等级为10级，按国标GB/T 3098.1-2010，螺栓的保证载荷（或者说屈服载荷）是319kN，正常安全地使用应保证夹紧力为 319kN× 0.75 = 239.25kN，根据表面处理控制的摩擦系数，转换成锁紧力矩为650N·m，但受生产过程、表面粗糙度、表面处理等因素影响，同一批次螺栓，施加相同锁紧力矩时，螺栓初始状态夹紧力可能有差异，螺栓组件装配如图1所示。图1 螺栓组件装配2.1.1 方案1：螺栓+平垫片+机械压点自锁螺母这种组合为现有市面上常用的配合状态，其使用机械压点自锁螺母进行防松，但经实际使用验证防松效果并不理想，特别是在路况较差、车辆行驶振动大的条件下，极有可能螺栓松脱，进行测试目的是作为对比基准，以便比较其他方案的优劣。2.1.2 方案2：螺栓+平垫片+防松垫片+机械压点自锁螺母防松垫圈由2片垫圈组成，如下图2所示：相互间对向齿配合，并且另一面都有防滑纹；锁紧过程中，2片垫圈间对向斜齿与螺纹旋向相反，对向斜齿配合无相对旋转；锁紧后防滑纹在夹紧力的作用下，2片防松垫圈的防滑纹保证与螺母、平垫圈相对固定，对向斜齿处于楔形上升状态，增大松脱难度，采用这种方式达到放松的目的。2.1.3 方案3：螺栓+平垫片+机械压点自锁螺母+薄螺母薄螺母是通过迫紧靠近里面的机械自锁压点螺母，强制其无法旋转实现防松。以上方案考虑不变化螺栓，通过防松螺栓横向振动试验研究叶天赠 （BPW（梅州）车轴有限公司， 广东 梅州 514743）摘 要：在半挂车运行一段时间后，特别是在路况条件较差，车辆行驶过程抖动严重的情况下，空气悬架支架与弹簧梁连接部位的螺栓极有可能出现松脱，而此处的螺栓松脱会导致车辆行驶方向难以控制、车身扭曲等严重问题，为解决此处螺栓使用后松脱问题，试验了很多方案，该文通过3种不同组合的空气悬架支架的枢轴用的螺母螺栓的横向振动试验，获得了螺母螺栓的夹紧力时程曲线，分析了不同组合情况下对螺栓夹紧力衰减特性的影响，并总结规律。关键词：螺栓；横向振动；夹紧力；锁紧力矩中图分类号：U 260.14 文献标志码：A

《机械设计基础》实验教学课程标准

一、课程简介

课程类别：专业基础课

适用专业：机械专业、机电专业、电气自动化、材料成型与控制技术、冶金技术专业的高职学生。

实验教学总目标：

《机械设计基础》课程是一门实践性、设计性很强的专业基础课。重在培养机类、近机类相关专业学生的机械设计能力；《机械设计基础》实验是完成机械设计基础课程教学重要的实践教学环节。其目的是使学生了解简单机械的机构组成和工作原理，掌握工作与性能参数的测量原理和方法；了解常用实验装置和仪器的使用方法、实验测试步骤、数据采集、误差分析及处理方法等，培养学生的实践能力、分析解决问题能力和创新意识，巩固和加深所学到的机械设计知识。

二、实验项目明细表

序号 实验项目 实验

属性 实验学时 是否必做 所需主要设备

1 机构认知实验 演示 2 必做 平面机构创意组合测试分析及仿真试验台 2 机构运动简图测绘实验 普通 2 必做

3 渐开线齿廓范成实验 普通 2 必做 齿轮范成仪

4 带传动实验 普通 2 必做 机械传动性能综合试验台

5 螺栓组静、动态特性实验 普通 2 必做 螺栓联接综合试验台

6 齿轮传动效率测试实验 普通 2 必做 齿轮与蜗杆传动效率测试实验台 7 蜗杆传动效率测试实验 普通 2 选做

8 机械传动系统方案设计和性能测试综合实验 综合 2 必做 机械传动性能综合试验台

9 减速器结构分析及拆装实验 普通 2 必选 减速器模型

10 齿轮参数测量实验 普通 2 选做 齿轮实物

11 圆锥滚子轴承径向载荷分布及变化实验 普通 2 选做 滚动轴承性能测试分析实验台

12 机构综合创新实验 综合 2 选做 平面机构创意组合测试分析及仿真试验台

备注说明：本课程实验总计24学时，其中必做16学时，选做8学时。

（实验1和实验2可以合并为一次实验；实验6和实验7可以合并为一次实验。） 三、各实验项目的实验目的及实验教学的内容和任务

实骏一：机构认知实验