螺纹连接的预紧和防松

1. 受横向工作载荷的紧螺栓连接
➢ 普通螺栓连接
F/2
工作时，接合面间不允许产
生相对滑移，因此有：
预紧力F0 ：
F0
CF fmz
F/2
C---可靠性系数，常取C=1.1~1.3；
m---结合面数目； f---摩擦系数； z---螺栓个数； F---横向外载荷。
F0
F0
F
F0
强度条件：
1.3Fa
d12 / 4
hmin=min{h1+h3 ,h2} [σp]——螺栓与被连接件中材料机械性能
较差者的许用挤压应力。P148表10-6
2. 受轴向工作载荷作用的螺栓连接FE
充气前螺栓预紧力为F0
FF0R
充气后螺栓继续受拉变长，
接合面间作用力减小到FR
FR——残余预紧力
FE
F
FF0R
P D
气体压力 F P D2
止动垫圈
圆螺母加止动垫圈 串联钢丝
3. 其他方法防松（破坏螺纹副关系）
用冲头冲2~3点
涂粘合剂
1~1.5P 冲点防松法
粘合法防松
§10－6 螺栓连接的强度计算
螺栓拉断
失效形式 螺杆压溃或剪断
Fa
滑扣
问题：确定螺纹小径d1，根据标 准选定螺栓的公称直径d、螺距
p、长度L等。
一、松螺栓连接
强度条件：
§10－5 螺纹连接的预紧和防松
一、 螺纹连接的预紧 工作载荷作用前，使螺杆受到预紧力的作用。
1. 预紧的目的 1）增加连接的刚度 2）增加紧密性 3）提高防松能力
2. 拧紧力矩 设预紧力为 Fa
拧紧力矩：T T1 T2 T1—克服螺纹副相对转动的阻力矩； T2—克服螺母支撑面上的摩擦阻力矩； 对于M10～M60的普通粗牙螺纹 简化公式： T ≈ 0.2 Fa d
d12 / 4
[
]
1）受横向载荷
a. 普通螺栓连接
Fa =
F0
CF fmz
b. 铰制孔螺栓连接
• 挤压应力
F
p zd0 hmin [ p ]
F
•剪切应力
4
d
2 0
m
z
[ ]
2）受轴向载荷 Fa=FE+FR
4. 螺栓等级符号的意义
练习题
一、填空
1. 对顶螺母属于
防松方法，止动垫片属于
防松方法。
限σb 比值的10倍。 σs =第一数字×第二数字×10 例：4.6级螺栓 σb=4×100=400MPa，σs=4×6×10=240MPa
3.螺纹连接的许用应力
见教材表10-6、10-7
本 次 课 重 点回顾
1. 螺纹连接的防松方法
2. 松螺栓强度条件
Fa
d12 /
4
[
]
3.紧螺栓强度条件
1.3Fa
4 单个螺栓所受的轴向外载荷为: 螺栓所受轴向总载荷： Fa
Fa=FE+FR
F FE z
残余预紧力的确定：
1）工作载荷无变化： FR=(0.2～0.6)FE
2）工作载荷有变化： FR=(0.6～1)FE
3）有紧密性要求： FR=(1.5～1.8)FE
强度条件：
1.3Fa
d12 / 4
[
]
§10－7螺栓的材料和许用应力
Fa
d12 /
4
[
]
式中: d1----螺纹小径， mm
----许用应力，MPa
Fa
二、紧螺栓连接 螺栓受轴向拉力Fa和摩擦力矩T的双重作用。
拉应力：
σ
Fa
d12 /
4
切应力：
T1
WT
Fatg( d13
') d2
/16
2
2d2 d1
tg(
'
)
Fa
d12 /
4
对于M10~M68的普通螺纹，取d1、d2和ψ的平均值，
T
d
d0
Fa
dw
3. 控制预紧力的方法 1）靠装配工人的经验 2）采用测力矩扳手或定力矩扳手来控制预紧力的大小。
F
测力矩扳手
定力矩扳手
二、 螺纹连接的防松 防松的实质：阻止螺纹副相对反转。 1. 防松的方法
1）利用附加摩擦力防松（摩擦防松）
弹簧垫圈
对顶螺母
尼龙圈锁紧螺母
2. 采用专门防松元件防松(机械防松) 开口销与槽形螺母
[
]
其中：Fa =F0
➢ 铰制孔用螺栓连接
• 剪切应力
F
பைடு நூலகம்
4
d02m z
[ ]
F/2 F
d0——螺栓孔直径，mm；
F/2
[τ] ——许用切应力，MPa。
m----接合面数目；
z----螺栓个数。
• 挤压应力
F
p zd0 hmin [ p ]
F/2
h1
F
h2
h3
F/2
hmin——螺栓与孔壁间挤压面的最小高度
并取： tgρ’ = f ’ =0.15
得： τ ≈ 0.5 σ 螺栓材料为塑性材料，受拉伸和扭剪复合应力作 用，由“第四强度理论”有：
计算应力：
c 2 3 2 2 3(0.5 )2
1.3
由此可见：受拉伸与扭剪复合应力作用的螺栓连接，可 以只按受拉伸应力来计算，但必须将拉应力加大30%， 以考虑剪应力的影响。
D0 =340mm
解：1.许用应力：螺栓材料5.6级，
∴ s 5 610 300 MPa
查表10-6，要求控制预紧力，取 S=1.3
∴ 许用应力： s 300 230.77MPa
S 1.3
2.由接合面间不产生相对滑移的条件有：
F0 f
D mz CT 2
∴
F0
2CT fDmz
21.2 5000 103 0.15 340 1 6
2. 5.6级螺栓的屈服极限是
，强度极限
是
。
3.
螺栓连接容易因螺杆压溃和剪断而失效。
二、计算题 1. 一刚性凸缘联轴器用6个5.6级M24的普通螺栓连 接，联轴器材料为HT200，允许传递最大转矩 T=5000N·m，接合面摩擦系数 f=0.15，安装时要 求控制预紧力，C=1.2，试校核螺栓连接的强度。
39215 .69 N
3.强度计算 查表10-1，有：M24的螺栓，d1=20.752mm 强度条件式：
1.3F0
4
d12
4 1.3 39215.69
20.7522
150.73MPa
∴该螺栓连接强度满足要求。
2. 一钢制液压油缸的螺栓连接，油压P=3MPa， 油缸内径 D=160mm，为保证气密性要求，用10个 M12（d1=10.106mm)、性能等级为6.8级的螺栓连接， 控制预紧力，试校核该螺栓连接的强度？
1. 螺栓材料 Q235、35、45、40Cr 螺栓按其力学性能进行分级，国标规定： 螺栓 3.6 、4.6 、4.8 、 5.6 、 5.8、6.8 、8.8 、
9.8 、10.9 、12.9 螺母 4 、5 、 6、 8 、9 、 10 、 12
2. 螺栓性能等级代号的意义：
第一数字：表示螺栓材料抗拉强度极限σb 的 1/100。 σb =第一数字×100 第二数字：表示螺栓材料的屈服极限σs 与强度极