受拉螺纹联接的切齿力学分析及效果
螺纹接触面受力分析报告
螺纹接触面受力分析报告一、引言螺纹连接是机械制造中常用的连接方式之一，其与螺纹接触面的受力分析对于设计和安装具有重要意义。
本报告旨在通过理论分析和实验测试，对螺纹接触面的受力情况进行详细研究和分析，以期为相关领域的工程设计提供理论指导和实践经验。
二、螺纹连接的基本原理螺纹连接是通过螺纹副的配合，利用螺纹摩擦力和压力将零件连接在一起的一种方式。
螺纹连接的基本原理是通过螺纹的轴向拉力和径向压力使得螺纹接触面产生正常力和剪切力，从而实现零件的连接和传递力学性能。
三、螺纹接触面受力的理论分析1. 接触面的正应力分布螺纹接触面的正应力是由螺纹轴向拉力和径向压力共同作用产生的。
根据静力学原理和弹性力学理论，可以通过螺纹连接的几何参数和力学参数来计算接触面的正应力分布情况。
2. 接触面的剪应力分布螺纹接触面的剪应力是由螺纹轴向拉力和径向压力的共同作用产生的。
通过对螺纹副的配合间隙和材料力学性能进行分析，可以计算出接触面的剪应力分布情况。
四、实验测试结果及分析为验证理论分析的准确性，我们进行了一系列的实验测试。
我们选择了一种常用的螺纹连接，通过拉力试验和剪力试验来测试螺纹接触面的受力情况。
1. 拉力试验通过在螺纹连接上施加不同的拉力，记录螺纹接触面的变形情况和应力变化，得到了实验数据。
实验结果与理论分析基本一致，验证了理论模型的正确性。
2. 剪力试验通过在螺纹连接上施加不同剪力，记录螺纹接触面的变形情况和应力变化，得到了实验数据。
实验结果也与理论分析的结果相吻合，证明了理论模型的有效性。
五、螺纹接触面的优化设计通过理论分析和实验测试，我们发现螺纹接触面的受力情况与材料性能、几何参数及力学参数密切相关。
在实际设计中，我们可以通过优化这些参数来提高螺纹接触面的受力性能和连接强度。
例如，选择合适的材料、减小配合间隙、增大螺纹副的接触面积等。
六、结论通过对螺纹接触面受力的理论分析和实验测试，我们得出了以下结论：1. 螺纹接触面的受力分布与螺纹轴向拉力和径向压力有关；2. 接触面的正应力和剪应力呈现不均匀分布的特点；3. 优化设计螺纹连接的材料、几何参数和力学参数可以提高连接的强度和可靠性。
螺纹连接受力分析
螺纹连接受力分析公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]螺纹连接受力分析一、 螺纹强度校核把螺母的一圈螺纹沿大径展开，螺杆的一圈螺纹沿小径展开，视为悬臂梁，如图。
相关参数：轴向力F ，旋合螺纹圈数z （因为旋合的各圈螺纹牙受力不均，因而z 不宜大于10）；螺纹牙底宽度b ，螺纹工作高度h ，每圈螺纹牙的平均受力为F z ，作用在中径上。
螺母——内螺纹，大径、中径、小径分别为D 、2D 、1D 。
螺杆——外螺纹，大径、中径、小径分别为d 、2d 、1d 。
1. 挤压强度螺母一圈挤压面面积为2D h π，螺杆一圈挤压面积为2d h π。
螺母挤压强度2[]p p F F z A D h πσ==≤σ 螺杆挤压强度2[]p p F F z A d hσσπ==≤ p σ为挤压应力， []p σ 为许用挤压应力。
2. 剪切强度螺母剪切面面积为Db π，螺杆剪切面面积1d b π。
螺母，剪切强度[]F F z A Dbττπ==≤螺母的一圈沿大径展开螺杆的一圈沿小径展开螺杆，剪切强度1[]F F z A d bττπ==≤ []0.6[]τσ=，[]snσσ=为材料许用拉应力，s σ为材料屈服应力。
安全系数，一般取3～5。
3. 弯曲强度危险截面螺纹牙根部，A-A 。
螺母，弯曲强度23[]b b M Fh W Db zσσπ==≤ 螺杆，弯曲强度213[]b b M Fh W d b zσσπ==≤ 其中，L ：弯曲力臂，螺母22D D L -=，螺杆22d d L -= M ：弯矩，螺母22D D F M F L z -=⋅=⋅，螺杆22d d F M F L z -=⋅=⋅ W ：抗弯模量，螺母26Db W π=，螺杆216d b W π=[]b σ：螺纹牙的许用弯曲应力，对钢材，[]1~1.2[]b σσ=4. 自锁性能自锁条件v ψψ≤， 其中，螺旋升角22arctanarctan S np d d ψππ==，螺距、导程、线数之间关系：S =np ；当量摩擦角arctan arctancos v v ff ψβ==， 当量摩擦系数cos v f f β=f 为螺旋副的滑动摩擦系数，无量纲，定期润滑条件下，可取～；β为牙侧角，为牙型角α的一半，2βα=5. 螺杆强度1、 实心螺杆[]21F F =A d 4σσπ=≤ 2、 空心按实际情况计算 3、 普通螺纹[]22c 1F F F =A H d d -446σσππ==≤⎛⎫⎪⎝⎭c d ：普通螺纹螺栓拉断截面，是一个经验值，其经验计算公式为c 1Hd d 6=-其中，[]σ为材料的许用拉应力，[]snσσ=，s σ为屈服应力，为安全系数，一般取3～5。
螺纹连接受力分析
螺纹连接受力分析螺纹连接受力分析一、 螺纹强度校核把螺母的一圈螺纹沿大径展开，螺杆的一圈螺纹沿小径展开，视为悬臂梁，如图。
相关参数：轴向力F ，旋合螺纹圈数z （因为旋合的各圈螺纹牙受力不均，因而z 不宜大于10）； 螺纹牙底宽度b ，螺纹工作高度h ，每圈螺纹牙的平均受力为F z ，作用在中径上。
螺母——内螺纹，大径、中径、小径分别为D 、2D 、1D 。
螺杆——外螺纹，大径、中径、小径分别为d 、2d 、1d 。
1. 挤压强度螺母一圈挤压面面积为2D h π，螺杆一圈挤压面积为2d h π。
螺母挤压强度2[]pp F F z A D hπσ==≤σ F/zAπDπD2πD1Ab螺母的一圈沿大径展开F/zAπd1πd2πdAb螺杆的一圈沿小径展开[]b σ：螺纹牙的许用弯曲应力，对钢材，[]1~1.2[]b σσ=2. 自锁性能自锁条件vψψ≤，其中，螺旋升角22arctan arctanSnp d d ψππ==，螺距、导程、线数之间关系：S =np ； 当量摩擦角arctan arctancos vv ff ψβ==， 当量摩擦系数cos v f f β=f为螺旋副的滑动摩擦系数，无量纲，定期润滑条件下，可取0.13～0.17；β为牙侧角，为牙型角α的一半，2βα=3. 螺杆强度1、 实心螺杆[]21FF =A d4σσπ=≤2、 空心 按实际情况计算3、 普通螺纹[]22c 1F F F =A H d d -446σσππ==≤⎛⎫⎪⎝⎭cd ：普通螺纹螺栓拉断截面，是一个经验值，其经验计算公式为c1H dd 6=-其中，[]σ为材料的许用拉应力，[]sn σσ=，sσ为屈服应力，为安全系数，一般取3～5。
二、 螺栓连接强度4. 预紧力计算：一般，螺栓预紧应力可达到材料屈服应力的50%~70%。
T ：预紧力矩，0T K F d =⋅⋅，K 为拧紧力系数，d为螺纹公称直径， 0F ：预紧力，00sFA σ=⋅σ：预紧应力，00.5~0.7sσσ=，sσ为材料屈服应力s A ：螺纹部分危险剖面的面积，24ss Ad π=⋅sd ：螺纹部分危险剖面的计算直径，()23s d d d =+，316dd H =-，5. 松螺栓连接松螺栓连接，工作载荷F ，螺栓危险截面强度[]21FF=A d4σσπ=≤6. 紧螺栓连接紧螺栓连接，无工作载荷时。
螺纹分析报告
螺纹分析报告1. 引言螺纹是一种常见的连接方式，被广泛应用于工程和制造领域。
螺纹连接在机械设计中扮演着重要的角色，它们可以提供稳定和可靠的连接。
因此，对螺纹的分析和评估变得至关重要。
本文将对螺纹连接进行分析，并提供螺纹连接的评估报告。
2. 螺纹连接的基本原理螺纹连接是利用螺纹的转动摩擦和压力分配特性来实现连接的。
螺纹连接由外螺纹和内螺纹组成，外螺纹是具有凸起螺纹的一侧，而内螺纹是具有凹陷螺纹的一侧。
通过旋转外螺纹与内螺纹，将两个部件紧密连接在一起。
螺纹连接通常具有良好的密封性和抗松动能力。
3. 螺纹连接的设计原则在设计螺纹连接时，需要考虑以下几个关键因素：3.1 螺纹的尺寸和几何形状螺纹的尺寸和几何形状对连接的强度和可靠性有重要影响。
螺纹的直径、螺距和线数都需要经过精确计算，以确保连接的稳定性和负载承载能力。
3.2 材料选择螺纹连接需要使用高强度和耐腐蚀的材料，以确保连接的安全性和持久性。
常见的材料选择包括不锈钢、合金钢等。
3.3 摩擦系数螺纹连接的摩擦系数直接影响到连接的紧固力和松动抗力。
通过适当的润滑和紧固力控制，可以确保螺纹连接的紧固性能。
4. 螺纹连接的分析方法对螺纹连接进行分析有几种常见的方法：4.1 有限元分析有限元分析是一种可以模拟和预测螺纹连接性能的数值模拟方法。
通过建立螺纹连接的有限元模型，并应用适当的载荷和边界条件，可以评估螺纹连接的结构强度和应力分布。
4.2 实验测试实验测试是通过在实际螺纹连接上施加载荷并测量响应来评估连接性能的方法。
例如，可以使用扭矩测力计来测量螺纹连接的紧固力和松动抗力。
4.3 经验公式经验公式是基于大量实验和工程实践得出的经验性公式，用于估计螺纹连接的强度和可靠性。
这些公式对于常见的螺纹尺寸和材料组合可以提供快速的评估和设计指导。
5. 结果与讨论通过对螺纹连接进行分析，可以得出以下结论和讨论：•螺纹连接的设计尺寸和几何形状符合要求，满足预期的负载要求和紧固力。
螺纹连接受力分析
在Fa的作用下，法向反力比矩形螺纹大为：
Fn
Fa
cos
这时螺纹的摩擦阻力为：
Ff
f Fn Fa
cos
f
f
cos
Fa
f 'Fa
这时把法向力的增加看成摩擦系数的增加。
f ' f tg ' cos
f '称为当量摩擦系数
ρ'称为当量摩擦角
为牙型斜角
用f '取代f，用ρ'取代ρ，就可像矩形螺纹那样对
在同样的载荷Fa，同样的牵引速度V，走过同样 的距离S情况下：
没有摩擦时，需要的输入功 =FS= Fa S tg (ψ) 理论上 考虑摩擦时，需要的输入功
ddd dd2d2 2 dd1d1 1
PPP LL=L=n=nPn(PP(n(n=n=2=)2)2) LLL
ddddd2d22dd1d1 1
hhh
4）螺 距 P — 相邻两牙在中径圆柱面的母线上对应 两点间的轴向距离。 5）导程（S）— 同一螺旋线上相邻两牙在中径圆柱面 的母线上的对应两点间的轴向距离。 6）线数n —螺纹螺旋线数目，一般为便于制造n≤4。
螺距、导程、线数之间关系：S=nP
PPP LL=L=n=nPn(P(Pn(n=n=2=)2)2) LLL
dddd2dd2 2 dd1d1 1
ddddd2d22dd1d1 1
hhh
7）螺旋升角ψ—中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于
螺旋线轴线的平面的夹角。 tgψ =nP/πd2 8）牙型角α—轴向截平面内螺纹牙型相邻两侧边的夹
第二部分 联 接
概述 1 螺纹参数 2 螺旋副的受力分析、效率和自锁 3 机械制造常用螺纹 4 螺纹联接的基本类型及螺纹紧固件 5 螺纹联接的预紧和防松
螺纹连接受力分析
PPP LL=L=n=nPn(P(Pn(n=n=2=)2)2) LLL
dddd2dd2 2 dd1d1 1
hhh
ddddd2d22dd1d1 1
2 螺旋副的受力分析、 效率和自锁
一、矩形螺纹 二、非矩形螺纹 三、螺旋副效率
一、矩形螺纹（=0)
1、螺纹受力分析
R Fa
Ff F
摩擦角ρ：
Fn
Fr ρ
4、母体形状： 5、按作用： 6、按位置：
圆柱螺纹、圆锥螺纹； 联接螺纹、传动螺纹； 内螺纹、外螺纹；
旋向判断方法：
1、将螺纹轴线竖
直放置，螺旋线自
左向右逐渐升高的
是右旋螺纹。反之
也成立。
左 旋
2、从端部沿轴线
右 旋
看去，当螺纹顺时
针方向旋转为旋进
时，此螺纹为右旋
螺纹。
单线螺纹双线螺纹源自三、螺纹的主要几何参数：dddd2dd2 2 dd1d1 1
ddddd2d22dd1d1 1
hhh
7）螺旋升角ψ—中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于
螺旋线轴线的平面的夹角。 tgψ =nP/πd2 8）牙型角α—轴向截平面内螺纹牙型相邻两侧边的夹
角。牙型侧边与螺纹轴线的垂线间夹角称为牙侧角（牙
型斜角）β。
对称牙侧角β＝ α/2
Fr
v
f Fn F
Fa Fr ψ -ρ
Fa F
2、螺纹自锁：
F= Fa tg (ψ -) 分析：
（1）ψ ->0， ψ> ， F >0
说明滑块在重力作用下下滑，必须给以止动力， 防止加速下滑。
（2）ψ - <0， ψ <， F <0
说明滑块不能在重力作用下下滑。这一现象称 为自锁现象。螺旋千斤顶就是利用这一原理工作的。
螺纹连接受力分析
螺纹连接受力分析一、螺纹强度校核把螺母得一圈螺纹沿大径展开，螺杆得一圈螺纹沿小径展开，视为悬臂梁，如图。
相关参数：轴向力,旋合螺纹圈数（因为旋合得各圈螺纹牙受力不均,因而不宜大于10）；螺纹牙底宽度,螺纹工作高度,每圈螺纹牙得平均受力为,作用在中径上。
螺母—-内螺纹，大径、中径、小径分别为、、。
螺杆--外螺纹，大径、中径、小径分别为、、。
1.挤压强度螺母一圈挤压面面积为,螺杆一圈挤压面积为。
螺母挤压强度螺杆挤压强度为挤压应力，为许用挤压应力。
2.剪切强度螺母剪切面面积为,螺杆剪切面面积。
螺母，剪切强度螺杆，剪切强度，为材料许用拉应力,为材料屈服应力。
安全系数,一般取３~５.3.弯曲强度危险截面螺纹牙根部，A-A。
螺母,弯曲强度螺杆，弯曲强度其中，：弯曲力臂，螺母，螺杆：弯矩，螺母,螺杆:抗弯模量，螺母,螺杆：螺纹牙得许用弯曲应力，对钢材，4.自锁性能自锁条件，其中，螺旋升角，螺距、导程、线数之间关系：;当量摩擦角,当量摩擦系数为螺旋副得滑动摩擦系数，无量纲,定期润滑条件下,可取0、13~0、17；为牙侧角，为牙型角得一半,5.螺杆强度1、实心螺杆2、空心按实际情况计算3、普通螺纹：普通螺纹螺栓拉断截面,就是一个经验值,其经验计算公式为其中,为材料得许用拉应力，，为屈服应力,为安全系数，一般取3～5。
二、螺栓连接强度6.预紧力计算：一般,螺栓预紧应力可达到材料屈服应力得50％~７０％.：预紧力矩，，为拧紧力系数，为螺纹公称直径，:预紧力，:预紧应力,,为材料屈服应力：螺纹部分危险剖面得面积，:螺纹部分危险剖面得计算直径，,，7.松螺栓连接松螺栓连接,工作载荷，螺栓危险截面强度8.紧螺栓连接紧螺栓连接，无工作载荷时.螺栓危险截面拉伸应力，危险截面扭转切应力根据第四强度理论,螺栓预紧状态下,螺栓危险截面计算应力紧螺栓连接，有轴向工作载荷。
螺栓受力4个量，预紧力，工作载荷，残余预紧力，受载时螺栓总拉力。
螺纹受力分布分析方法及其应用实例
科技信息SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION2010年第17期螺纹受力分布分析方法及其应用实例郭卫凡黄文建（重庆工程职业技术学院中国重庆400037）【摘要】本文通过多自由度的弹簧系统模拟来分析螺栓联接中螺纹牙上的载荷分布，对螺母螺杆在三种不同受力状态下螺纹牙上产生的载荷分布进行了比较，其中包括一个普通拉伸型螺杆螺栓联接，一个通过T型螺母中部作用的拉伸型传力螺杆以及一个T型螺母的压缩型传力螺杆。
最后将计算分析结果用于一个螺杆传力系统的螺纹失效分析。
【关键词】螺纹；应力；分析；应用Methodology of Thread Stress Distribution Analysis and Case StudyGUO W ei-fan HUANG W en-jian(Chongqing vocational Institute of Engineering,Chongqing,400037,China)【Abstract】This article shows the comparison analysis of load distribution on thread when bolt and nut are under three different stress conditions including a normal threaded connection,a extrusion bolt with T nut and a compression bolt with T nut,through free spring system simulation on threaded connection.Finally the analysis result will be applied to analyze the failure of a thread transmission.【Key words】Thread；Stress；Analysis；Application0引言螺栓联接是用来传递作用力及将机器零部件联接成为一个工作整体的重要组成部分。
螺纹联接受力分析ppt课件
故<50%，所以自锁螺纹的效率较低。
10
4）方牙螺纹受力分析
方牙螺纹受力的情况：
00
F 'N FN
摩擦力：
Ff F 'N f FN f
FN
F’N
11
5）三角螺纹受力分析
三角螺纹斜角
'1
2
FN
三角型楔面的法向反力：
F 'N FN
cos '1
摩擦力：
F'f
F
' N
螺旋升角 越小，力矩T就越小，越省力，但 效率 降低；
线数n 越少，则螺旋升角 越小，自锁性能 好，但效率 降低。
14
常用螺纹紧固件联接 的设计计算
FQ0
15
1、结构设计问题
螺栓紧固件设计是通过强度计算来 确定联接件中的螺栓直径尺寸。在设计 时，首先应考虑结构设计问题。 （1）布置要对称，受力要均匀； （2）不要使被联接件强度削弱太多； （3）螺母和螺栓头部支撑面应平整（凸 台、凹坑）； （4）注意扳手空间和装拆方便； （5）同一机器上的螺纹规格尽可能少。
16
2、 松螺栓联接的受力分析
以吊钩为例： 松螺栓联接
装配时，不需把螺栓拧紧， 螺栓在承受载荷前螺栓不 受力。
此时，一般按最大载 荷计算确定螺栓的直径或 校核危险截面的强度。
FQ0 FQ0
17
强度公式： FQ0
d12 4
设计公式：d1
4FQ0 mm
Mpa
FQ0
则：
Ft FQtg( )
螺纹力矩：
FR
FQ
+
螺纹连接受力分析102页文档
6
、
露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
1
0
、
倚
南
窗
以
寄
傲
，
审
容ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
膝
之
易
安
。
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
螺栓受力分析总结
螺栓受力分析总结引言螺栓是机械设备中常见的紧固元件，起到将零部件连接在一起的作用。
在实际应用中，螺栓承受着各种受力，因此了解螺栓受力分析原理和方法，对于设计合理的螺栓连接至关重要。
本文将对螺栓受力分析进行总结，并介绍螺栓受力分析的基本原理、常见的受力情况和分析方法。
1. 螺栓受力分析概述螺栓的受力分析是指通过计算和分析螺栓连接在不同工况下所受到的受力，从而确定合适的螺栓尺寸、材料和紧固力矩。
螺栓在连接过程中承受的受力主要包括剪切力、压力和拉伸力。
在不同工况下，受力情况各不相同，因此需要进行受力分析，确保螺栓连接的安全性和可靠性。
2. 螺栓受力分析的基本原理螺栓受力分析的基本原理是基于力的平衡原理和材料力学原理。
在受力分析过程中，主要考虑以下几个方面：(1) 剪切力分析螺栓连接中的剪切力是指相邻两个连接部件在连接面上产生的相对滑动力。
剪切力的大小取决于螺栓直径、刚度和连接面的粗糙程度等因素。
在剪切力分析中，需要计算螺栓连接处的剪切应力，并根据材料的抗剪强度来判断连接的安全性。
(2) 压力分析螺栓连接中的压力是指由于拉伸力产生的连接面上的压力，主要承受连接面的变形和变形产生的应力。
在压力分析中，需要计算螺栓连接处的压力和应力，并根据材料的抗压强度来判断连接的安全性。
(3) 拉伸力分析螺栓连接中的拉伸力是指由于外部加载产生的拉伸力，主要承受连接件的拉伸应力。
在拉伸力分析中，需要计算螺栓的拉伸应力，并根据螺纹剩余截面的强度来判断连接的安全性。
(4) 紧固力矩分析螺栓连接中的紧固力矩是指施加在螺栓上的扭矩，用于产生连接时所需的摩擦力和压力。
紧固力矩的大小会直接影响螺栓连接的紧固程度和连接的可靠性。
在紧固力矩分析中，需要考虑螺栓材料的摩擦系数、连接面的润滑情况等因素，并根据实验数据或经验公式来确定合适的紧固力矩。
3. 常见的螺栓受力情况和分析方法(1) 单向剪切受力在单向剪切受力情况下，连接件在一侧受到剪切力，另一侧受到相等反向的剪切力。
公制螺纹抗拉强度
公制螺纹抗拉强度理论与实践相结合的探讨在工程领域，螺纹联接是一种常见的连接方式。
为确保螺纹联接的安全可靠，了解螺纹的抗拉强度显得尤为重要。
本文将围绕公制螺纹的抗拉强度，探讨其计算方法、失效形式、设计准则以及实际应用中的注意事项。
一、公制螺纹简介公制螺纹是根据国家标准GB/T196-2005《普通螺纹》规定的螺纹规格、牙型、尺寸和精度等要求生产的螺纹。
其特点是牙型为三角形，螺纹间距相等，主要用于连接件的连接。
二、抗拉强度计算1.受力分析：在螺纹联接中，主要受到轴向拉伸力（工作拉力F）的作用。
2.失效形式：螺纹联接的失效形式主要有螺栓拉断（静强度和疲劳强度）等。
3.设计准则：为确保螺纹联接的安全，设计时需保证螺栓的拉伸强度。
4.强度条件：根据材料力学原理，受力分析后可得到危险截面的应力计算公式。
5.材料及许用应力：根据螺栓材料的不同，其许用应力也有所差异。
6.安全系数：为确保螺纹联接的安全，需根据实际工况选取合适的安全系数。
三、设计计算方法1.查手册：根据设计要求，查阅相关手册以获取螺栓直径、材料等信息。
2.计算：根据受力分析、强度条件等，进行计算以确定螺栓直径。
四、注意事项1. 在实际应用中，需注意螺纹联接的安装顺序，确保先紧固螺母，再拧紧螺栓。
2. 根据实际工况，选择合适的螺栓材料和规格。
3.定期检查螺纹联接的紧固状态，确保其安全可靠。
总之，公制螺纹抗拉强度的计算是一个理论与实践相结合的过程。
了解其计算方法、失效形式、设计准则及注意事项，有助于确保螺纹联接的安全可靠。
在实际工程中，还需根据具体情况，灵活运用这些知识，以达到优化设计、降低成本、提高可靠性的目的。
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同时, 切齿作为一种能够改善螺纹受拉联接载 荷分布的有效措施, 已经在实践中得到了验证。通 过切齿, 可以使中间原本受力较小的螺纹牙分担更 多的载荷, 从而有效地降低两端螺纹牙的受力, 使整 个螺纹联接的受力更为均匀。但是目前对螺纹牙进
行 切齿主要依靠实际操作中的经验, 对于如何切齿
的理论研究并不深入, 还没有明确的计算公式能够 描述切齿对螺纹受拉联接的影响。
3 84
华 东 理 工 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版)
第 37 卷
图 3 是管体外螺纹和接箍内螺纹的受力分析。
在图 3( a) 中, 完整的管体外螺纹的受力由 3 部分组 成: ( 1) 接箍内螺纹牙作用在接触齿面上的均布载
荷 f ( zi); (2)前一圈(第 i- 1 圈) 外螺纹的作用力
( 第 i + 1 圈) 内螺纹的作用力 W i 。同样, 可以得到
W i - Wi- 1 = f ( z i ) H
( 2)
图 3( c) 是切齿时的管体外螺纹的受力情况, 根
据受力关系, 可以得到Fj- Βιβλιοθήκη - Fj = f ( z j ) h
( 3)
图 3( d) 是切齿时的接箍内螺纹的受力情况, 同
关键词: 切齿; 螺纹联接; 载荷分布; 理论模型 中图分类号: T H 131. 3; T H 123. 4; T E256. 9 文献标志码: A
Mechanics and Effect of Tooth Cutting in Threaded Connection under Tension Load
Fi- 1 ; ( 3) 对后一圈( 第 i + 1 圈) 外螺纹的作用力 Fi 。 根据受力关系, 可以得到
F i- 1 - Fi = f ( z i ) H
( 1)
图 3( b) 是完整的接箍内螺纹的受力情况。接
箍内螺纹的受力也由 3 部分组成: ( 1) 管体外螺纹牙
作用在接 触齿面上的 均布载荷 f ( z i ) ; ( 2) 前一圈 ( 第 i- 1 圈) 内螺 纹的作用 力 Wi- 1; ( 3) 对 后一圈
本文在作者前期工作[ 12] 的基础上, 深入研究了 外螺纹进行切齿后螺纹联接的力学性能。根据螺纹 牙的几何尺寸, 通过研究螺纹牙上任意点的位移, 同 时考虑螺纹牙的弯曲变形, 推导出了新的变形协调 方程并得到了螺纹受拉联接时螺纹牙上载荷分布的 计算公式, 该公式同时考虑了切齿对螺纹牙载荷分 布的影响。以 P 110S 管螺纹为计算研究实例, 计算 了不同的切齿参数对螺纹牙受力分布的影响, 本文 所建立的理论模型及计算公式为研究切齿对螺纹受 拉联接提供一种新的计算方法。
图 1 切齿后的螺纹受拉联接示意图 Fig . 1 Schematic o f threaded connectio n wit h to oth
modification cutting under tension lo ad
图 2 简化后的切齿螺纹联接示意图 F ig. 2 Schematic of thr eaded co nnection w ith too th mo dificatio n cutting af ter assumptio ns
华 东 理 工 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版)
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Journal of East Chin a U niversit y of Science and T echn ology ( N at ural S cien ce Edit ion)
文章编号: 1006 3080( 2011) 03 0382 07
样根据受力关系, 可以得到
W j - W j- 1 = f ( z j ) h
( 4)
比较式( 1) 和式( 3) 以及式( 2) 和式( 4) 后发现,
述提到的研究得到了一些普遍公认的结论, 但是只 能计算螺纹联接的整体强度, 无法具体到每圈螺纹 牙上的受力情况。油管螺纹在受拉时, 每圈螺纹牙 上的变形是一个传递、积累的过程, 前后螺纹牙的变 形之间存在一定的关联, 而且油管联接的变形不仅 包括管体与接箍的变形, 实际应用中还需要考虑螺 纹牙上的弯曲变形等, 这些因素在上述文献中并没 有被考虑。
形, 还 与 螺 纹 牙 的 弯 曲 变 形 有 关; Wang 和 M ar shek[ 8] 建立了一种弹簧理论来研究螺纹联接的 载荷分布; 王琍等[ 9] 通过全尺寸实验和有限元分析, 对 AP I 圆螺纹套管接头的应力场分布进行了研究, 指出受力分布不均匀是影响螺纹联接质量的主要因 素; 袁光杰等[ 10] 通过积分的方法得到了螺纹联接载 荷分布的计算公式; 高连新[ 11] 通过研究螺纹牙的整 体变形, 在考虑首末两圈螺纹牙的刚度下, 利用数值 分析方法得到了螺纹联接载荷分布的表达公式。上
V ol. 37 N o. 3 2011 06
受拉螺纹联接的切齿力学分析及效果
陈守俊1 , 高连新1 , 张 毅2 , 安 琦1 ( 1. 华东理工大学机械与动力工程学院, 上海 200237; 2. 无锡西姆莱斯石油专用管制造有限公司, 江苏 无锡 214028)
摘要: 切齿是改善受拉螺纹联接载荷分布的有效措施, 但目前对螺纹牙进行切齿主要依靠实际 操作中的经验, 对于切齿的理论研究并不深入, 还没有明确的计算公式能描述切齿对螺纹受拉联接 的影响。以切齿后的螺纹联接为研究对象, 根据螺纹牙的几何结构, 通过对每圈螺纹牙进行受力分 析, 研究螺纹牙齿面上的变形, 推导出新的变形协调方程, 建立了能够对每圈完整螺纹和切齿螺纹 进行受力计算的新型力学模型。以 P 110S 管螺纹为计算研究实例, 计算了不同的切齿参数对螺纹 牙受力分布的影响, 发现切齿降低了两端螺纹牙的受力, 提高了中间螺纹牙的受力, 使整体受力更 为均匀。该理论模型及计算公式为研究切齿对螺纹受拉联接提供了一种新的计算方法。
第3期
陈守俊, 等: 受拉螺纹联接的切齿力学分析及效果
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油管螺纹在 石油和天然气方面的应 用十分广
泛, 目前石油工业中大约 80% 的油管失效发生在螺 纹联接处[ 1 2] 。油管螺纹联接的力学性能一直是国
内外研究的热点问题。 M aduschka[ 3] 和 So pw it h[ 4] 建立了第 1 个螺纹
1 模型建立
1. 1 管体与接箍螺纹的受力分析 图 1 是油管外螺纹切齿后的受拉联接示意图。
此时管体与接箍刚好啮合, 在轴向拉伸载荷 F0 的 作用下, 接触齿面上就会出现载荷分布 f ( z i ) 。
为了建立计算模型, 本文对模型做如下简化: ( 1) 螺纹牙型为三角形; ( 2) 螺纹变形在弹性范围内; ( 3) 不考虑螺旋角的影响; ( 4) 螺纹牙上的载荷 f ( z i ) 为均布载荷。 经过简化后的切齿螺纹受拉联接如图 2 所示。
联接的理论模型, 其计算模型清晰地表明了螺纹联 接载荷分布的不均匀性, 其中大约一半以上的载荷 主要集中在螺纹联接的两端; A ssanel li 等[ 5] 采用数 值分析和实验相结合的方法对 AP I 圆螺纹套管接 头进行了研究, 讨论了在拉伸载荷作用下套管接头 的力学性能; Gr ew al[ 6] 研究了影响螺纹联接载荷分 布的各项因素, 如螺距、螺纹牙型和啮合 螺纹牙数 等; G oodier[ 7] 通过研究螺栓螺母联接 指出, 螺纹联 接各螺纹牙之间的受力不仅取决于管体和接箍的变
Key words: to ot h modificat ion cut t ing ; t hreaded connectio n; load distr ibution; analyt ical model
收稿日期: 2010 11 25 作者简介: 陈守俊( 1985 ) , 男, 上海人, 博士生, 研究方向为高钢级防硫油管粘扣机理及预防措施。 通讯联系人: 安 琦, E m ail: anqi@ ecust . edu. cn
S hanghai 200237, Chi na; 2. Wux i Seamless Oi l Pi p e Co . , L t d, Wux i 214028, J i angsu, Chi na)
Abstract: T o ot h m odif icat ion cutt ing is an eff ect ive method f or improving t he load dist ribut ion in t hreaded connect ion, how ever, t oo th modif icat ion cut t ing mainly depends o n the experiences in pract ice and t he analy tical research is no t suf f icient by now . T here are no specif ic equat ions t hat can describe t he influences of t oot h m odif icat io n cut t ing o n load dist ribut ion in t hreaded connect io n under t ension load. Accor ding t o t he geom et ric paramet er s o f thread teeth, t he t hreaded connect ion w it h t oot h m odif icat io n cut t ing w as taken as research object in t his paper, and based on t he mechanics analysis and t he research o n def orm at ion in each thread t oot h, a new def ormat ion and co variant equat ion w as developed. A new analy tical mo del t hat can calculat e t he load dist ribut ion on com plet e t eet h and cut t eet h co nnect ion w as obt ained. T aking P 110S pipe t hreaded connect ion as a calculat ing ex am ple, t he inf luences on load dist ribut io n w ith diff erent cutt ing paramet er s w as invest igat ed. It can be fo und t hat t oot h m odif icat io n cut t ing can decrease t he loads o n bot h sides, enhance t he loads on m iddle teet h and make t he load dist ribut io n mor e unifo rm. T he analy tical model and equat ion proposed in this paper o ff er a new w ay t o study t he eff ect s of t oot h m odif icatio n cut ting on t hreaded connect ions.