高强螺栓的结构分析

高强螺栓的结构分析

头部结构

高锁螺栓的种类一般是按照头部结构来划分的，主要分为沉头和平圆头两大类，其中沉头又可分为90°沉头和10°沉头；再根据头部结构尺寸的不同（头部厚度及外圆），又可分为抗拉型和抗剪型两大类高锁螺栓的名称一般是以这两种分类方式组合而成，有时还会冠以材料名称或强度等级，如100°小沉头抗剪型钛合金高锁螺栓、1300MPa平圆头打t剪型钛合金高锁螺栓等，常见的高锁螺栓结构如图3-42和图3-43所示。

杆部结构

高锁紧固件的装配精度要求的都非常高，因此，高锁螺栓的光杆直径公差一般为紧公差，通常情况下选用f9级的精度公差，但对于要求更高的装配部位，也有选用f7级或r6级的精度公差。另外，对高锁螺栓的光杆表面粗糙度要求也较高。一般为Ra1.6μm或Ra0.8μm。

由于高锁螺栓所配的高锁螺母支承面一端具有沉头孔，可以容纳超出夹层以外的螺栓光杆部分和收尾部位，因此，在选配高锁螺栓时，允许光杆超出夹层一定长度Δ（具体可根据配套的高锁紧固件标准来确定，不同标准体系之间可能略有差异），若光杆长度为l，则其可装配的夹层厚度s的范围为（l-Δ）-l，这给装配现场带来更大的选配空间高锁螺栓光杆长度与夹层厚度的装配关系示意图如图3-44所示。

过渡区结构

在高锁螺栓装配时，为了防止光杆与螺纹之间的过渡区对基体内孔造成损伤或将孔壁挤出屑的情况，高锁螺栓的过渡区必须圆滑过渡，并且对圆弧R有着严格的控制，如图3-45所示，这是国外标准给出的过渡区控制要求。

国内一些旧的高锁螺栓标准也未给出过渡区的具体要求，在加工时，与普通螺栓的过渡区一样仅倒角即可。随着装配问题的逐渐出现以及国外同类先进标准的引进，国内开始逐渐意识到过渡区的重要性，特别是在干涉配合的装配环境下，对过渡区进行倒圆处理显得尤为关键。在新设计的高锁螺栓标准中，对于装配要求较高的部位，都明确给出

了过渡区的控制要求。

部分国内高锁螺栓标准对过渡区的控制如图3 - 46所示，螺栓光杆从K线左侧F距离即A点（切点）开始平滑地下降到螺纹大径最大依D'延伸线以下即G点，平滑曲线AG段及与光杆的接合不应有可见线。

螺纹结构

高锁螺栓与普通螺栓的螺纹精度完全一样，唯一的区别就是，在新的高锁螺栓标准中，其螺纹大径均是经过修正的（即为MOD螺纹大径），其上差要比光杆公称直径小0.15rnm左右。采用修正的螺纹大径可以避免高锁螺栓装入基

体内孔时螺纹将内孔壁损伤，特别是过盈配合的内孔；另外，由于修正的大径比正常大径要小，采用滚压加工时，其不会将滚丝轮完全填充，滚丝轮所受的挤压力会减小，因此，会大大提高滚丝轮的寿命；经过充分的试验验证，采用修正的螺纹并不会降低高锁螺栓的承载能力。

扳拧结构

高锁螺栓的扳拧结构即为螺纹端的内六角孔结构，如图3-42及图3-43所示，由于内六角孔是采用去除材料的加工方式，在一定程度上减轻了重量；另外，由于头部不再是扳拧部位，就不需要像普通螺栓那样体积较大的扳拧结构，也在一定程度上减轻了重量；这使得高锁螺栓的体积减小、重量减轻、结构紧凑，同时实现了单面连接但是，由于内六角孔的存在，肯定会降低高锁螺栓螺纹的抗拉强度在同一强度等级、同一螺纹结构的情况下，高锁螺栓螺纹的理论抗拉载荷要比普通螺栓螺纹的理论抗拉载荷要低10%左右另外，在进行高锁紧固件的结构设计时，还应保证高锁螺栓拧紧后，其与高锁螺母的旋合量至少要有3扣螺纹（即3个螺纹牙），目.旋合部位要处在内六角孔的深度范围外。这主要是根据“前3扣螺纹承受80%以上的抗拉载荷”这一设计原则，因此，这3扣是高锁紧固件最重要的承载区域。高锁螺栓内六角孔的结构尺寸决定着安装工具的选用〕由于高锁螺栓具有英制和公制两大标准体系，安装用的内六角扳手也分为英制和公制两大类内六角孔的尺寸公差一般是在标准中给出，内六角孔的验收要求一般是在规范中给出。高锁螺栓通用的验收要求一般为：内六角孔应符合产品标准要求；内六角孔内允许无涂镀层；允许内六角面上有轻微的过切（过切是指由于钻头尺寸稍微大于六角冲头的对边宽度，造成六角面上有圆弧存在），但如果过切超过任一六角面的20%，应进行抗扭矩试验，即内六角孔扳拧试验。

内六角孔的尺寸公差是通过内六角通止规进行检测的，标准一般都规定了通规应进入到内六角孔的最小深度，止规不应进入，如果止规进入任一对边中（每个零件最多只能进入一个对边），应进行抗扭矩试验通止规的尺寸公差和技术要求会在规范中给出，虽然英制标准体系和公制标准体系的尺寸公差存在一定差异，但是，通止规的外形结构和加工技术要求基本相同。