螺栓连接紧固原理介绍

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二、螺栓连接原理
螺栓连接：螺栓与螺母配合，用于紧固连接两个带有通孔 的元件，属于可拆卸连接。
螺栓连接类型，根据螺杆与通孔的配合程度可分为：
普通螺栓连接：装配后孔与杆间有间隙，结构简单，装拆方便，可 多次装拆，应用较广
铰制孔螺栓连接：装配后无间隙，主要承受横向载荷，也可作定位 用
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一、认识螺栓
螺栓的螺纹规格决定了所使用扳手的规格(GB/T 4388)
螺纹直径 对边尺寸 扳手尺寸 螺纹直径 对边尺寸 扳手尺寸 d/mm s/mm S/mm d/mm s/mm S/mm M5 M6 M8 8 10 13 8 10 13 /14 M18 M20 M22 27 30 32 27 30 32
螺栓规格 施加扭矩 d/mm M/N.m M6 M8 M10 M12 3.5 8.3 16.4 28.5 操作要领 只加腕力 加腕力肘力 加全身臂力 加上半身力 螺栓规格 d/mm M16 M20 M24 施加扭矩 M/N.m 71 137 235 操作要领 加全身力 加全身重量 加全身重量
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螺栓抗剪连接：主要靠螺栓杆与孔壁互相挤压传力
螺栓抗拉连接：主要靠螺栓紧固后的预紧力
当被连接构件的刚度较大且螺栓对称布置时，则每个螺栓将平均承担 作用在连接处的拉力；当被连接构件的刚度较小时，则连接处翼缘会 发生弯曲变形，产生杠杆力。
F
N
F
只受剪力
只受拉力
剪力和拉力共同作用
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二、螺栓连接原理
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四、螺栓使用注意事项
6、螺栓使用常见误区
①以粗代细：
一些重要联接件，如传动轴、飞轴等，其螺栓多用细牙螺纹
细牙螺栓螺距和外角较小，具有强度高、自锁性能好等优点， 承受冲击、振动和交换载荷的能力强
用粗牙螺栓代用后，易松动或脱、拆断，造成事故
②孔隙不配： 承受横向载荷和剪切力作用的螺栓（如传动轴螺栓、飞轮螺 栓），它们与螺栓孔的配合为过渡配合，装配应结实可靠，又 能承受侧向力 在装配中若不注意检查，螺栓与螺栓孔之间出现较大间隙时仍 然安装，结果有可能发生螺栓松动或切断事故
栓头摩擦 螺纹摩擦 预紧力
通常情况
栓头加润滑 螺纹加润滑 螺纹有缺陷
50%
45% 50% 50%
40%
40% 30% 45%
10%
15% 20% 5%
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三、螺栓紧固方法
螺栓紧固顺序原则
按先中间、后两边、对角、顺时针方向依次、分阶段紧固
一般分两段紧固：第一步拧50%左右的力矩；第二步拧100%的力矩
螺纹牙型：三角形、梯形、管形等；
螺纹旋向：右旋和左旋
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一、认识螺栓
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一、认识螺栓
螺栓的规格：(GB/T 1237)
螺栓 GB/T 5782 M12 1.5 80 8.8 A 0 表面处理 产品等级 性能等级 螺杆长度 螺距 螺纹规格 标准编号 产品名称
d
e
b k L
s
螺栓尺寸图
孔比螺杆大 0.5mm-1mm
孔比螺杆大 0.3mm-0.5mm
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二、螺栓连接原理
螺栓连接的工作原理
胡可定律：固体材料受力之后，材料中的应力与应变(单位变形量) 之间成线性关系
弹性范围 屈服强度
塑性范围
极限抗拉强度
螺栓失效 破坏点
应变
应力
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二、螺栓连接原理
螺栓连接受力分析(一)
应先松远离身体的一半螺栓，使残存的油、汽、水从对面排出， 以防被喷淋、烫伤
螺栓有胶水拧不开的情况：
大多数胶水是有机溶液，可以用香蕉水或酒精浸泡半个小时， 或用酒精棉花盖在螺栓上，时间长点，就可将胶水溶解
螺栓生锈拧不开的情况： 喷WD-40，等半小时后，喷雾会渗透到螺栓中间溶解锈块 其他方法：震动、润滑、火烤、电钻 螺栓滑牙拧不开的情况： 可用腐蚀性溶液，把螺栓慢慢腐蚀掉，如稀硫酸、盐酸 金属用酸，塑料用碱
螺栓连接受力分析(二)
除了剪切力和拉力之外，还会受到：振动、温度、 侧向应力（风力、流量、压力等）、负载的改变 等其他的一些作用力
紧固不足 螺栓由于振动 或循环载荷而松脱 紧固过度 振动
压力
+/- C
o
裂纹
压力
法兰转动
颈缩 侧向应力 垫片过度压紧
垫片接触面损坏
没有压紧力 11/22
三、螺栓紧固方法
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四、螺栓使用注意事项
6、螺栓使用常见误区
③加厚螺母：
Fra Baidu bibliotek
错误观点：加厚螺母可以增加螺纹的工作圈数，从而提高联接 件的可靠性
其实螺母越厚，各圈螺纹间的载荷分布越不均匀，越容易导致 连接件松动 ④一母多垫：(≥2个) 有时会出现装配后的螺栓过长现象，于是有人便在一个螺栓上 装上许多弹簧垫圈
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弹性范围 屈服强度 塑性范围 极限抗拉强度 螺栓失效 破坏点
应变
应力
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三、螺栓紧固方法
扭矩紧固法
通过旋转紧固件的螺母部分来对紧固件施加预紧力
所施加的力矩符合5-4-1规则
通过螺杆的拉伸 来获得预紧力 在螺纹上涂 上润滑剂 施加扭矩
在螺母表面 使用润滑剂
仅在螺柱/螺栓紧固部分的尾部润滑
M10
M12 M14 M16
17
19 22 24
16/17
18/19 22 24
M24
M27 M30 M36
36
41 46 55
36
41 46 55
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一、认识螺栓
螺栓的性能等级(GB/T 3098.1-2010)
螺栓的性能等级标号会印在其头部，一般用X.Y表示 X*100=此螺栓材质的公称抗拉强度值，单位：MPa X*100*(Y/10)=此螺栓的屈服强度值，单位：MPa
螺栓紧固方法有三种：
扭矩紧固法：其原理是扭矩大小和轴向预紧力之间存在一定关系。 该紧固方式操作简单、直观，目前被广泛采用 转角紧固法：旋转角度与螺栓伸长量和被拧紧件松动量的总和大致 成比例关系，因而可采取按规定旋转角度来达到预定拧紧力的方法 屈服点紧固法：理论目标是将螺栓拧紧到刚过屈服极限点
螺栓末端应露出螺母外1~3个螺距
6 4 2 1 3 5 7
6 1 3 5 4 2
16 8 12 4 4 6 6 8 4 6 10 10 12 8
1 1 1
9 9 5 3 7 7 7 5 5 3 13 3 11
1
3
4
2
2 6 4
14
1
5
3
9 1 7 8 3
2 2 2
11 15
6
2
4
5
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四、螺栓使用注意事项
性能等级分3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9 等10余个等级
高强度螺栓：指的是性能等级为8.8级及以上的螺栓，其材质为低 碳合金钢或中碳钢并经热处理（淬火、回火） 普通螺栓：其余通称普通螺栓，可分为精制螺栓（A、B级：5.6或 8.8）和粗制螺栓（C级），性能等级一般为4.6或4.8
四、螺栓使用注意事项
4、螺栓连接的防松，关键在于防止螺纹副的相对转动，常 见的螺栓放松方法有三种：
摩擦防松
弹簧垫片防松 双螺母防松
自锁螺母防松
机械防松 开口销防松
止动垫片防松
永久防松 冲边法防松 粘合防松
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四、螺栓使用注意事项
5、螺栓拆卸常见问题
拧松管道、阀门的法兰盘螺栓时：
螺栓连接紧固原理介绍
王 * ********* 2015.09
目录
一 二
认识螺栓 螺栓连接原理
三
四
螺栓紧固方法
螺栓使用注意事项
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一、认识螺栓
螺栓的定义：由头部和螺杆（带有外螺纹的圆柱体）两部 分组成的一类紧固件。
螺栓的分类：
头部形状：六角头、圆头、方形头、沉头等； 螺纹长度：全螺纹和半螺纹；
在紧固过程中弹簧垫圈受力不均，有的会折断，使螺栓的预紧 力下降
或者产生偏心载荷，降低了螺栓的连接可靠性
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四、螺栓使用注意事项
6、螺栓使用常见误区
⑤垫圈过大：(GB/T 97.1-2002 表1中M5~M36：垫圈内径大于螺纹 大径0.3mm~1mm) 错误做法：由于缺少合适的垫圈，便用内径较大的垫圈代替 这样螺栓头部下面与垫圈接触面积小，垫圈的承压力或锁止力 下降，在振动和冲击载荷作用下，螺栓易松动 ⑥扭矩不符： 错误观点：认为螺栓应“宁紧不松”，于是便有意识地加大螺 栓的拧紧力矩
1、准备螺栓装配前
应检查螺栓、螺母是否干净、生锈，有无毛刺、磕碰；
检查被连接件与螺栓、螺母接触的平面，是否与螺栓孔垂直；
还应检查螺栓与螺母配合的松紧程度
2、螺母和平垫圈装配时，螺母和垫圈均反面靠近被连接件
螺母标有字样的一面为正面，垫圈圆滑一面的为正面
3、施力操作要领(仅供参考)：
造成后果：导致螺栓滑扣，甚至拧断
错误做法：对于需用扭矩拧紧的重要螺栓，又图省事用活动扳 手去拧
造成后果：因扭矩不足而松动，酿成故障
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四、螺栓使用注意事项
6、螺栓使用常见误区
⑦锁止不当：重要螺栓装配后应采取防松装置锁止
采用开口销锁止时，常见的错误是用过细的开口锁或半片开口 锁锁止
采用弹簧垫圈锁止时，常见的错误是垫圈开口错距过小，失去 弹性 采用锁片锁止时，常见的错误是将锁片锁在螺母的棱角处 采用双螺母锁止时，常见的错误是将较薄的螺母装在外面，而 且拧得不紧
⑧虚假坚固：
螺栓、螺母或孔的螺纹内有锈渍、水垢、铁屑、砂粒、毛刺等 装配前予以清除，在拧紧螺栓时，由于杂质的阻滞作用，表面 上扭矩值达到了要求，但实际上连接件并未真正压紧