夹紧力计算

单螺旋所产生的夹紧力计算

在图1中，螺纹可认为绕圆柱体上的一个斜面，螺母看成是斜面上的一个滑块A ，因此其夹紧力可根据楔的工作原理来计算。 在手柄的作用下，滑块A 沿螺旋斜面移动。已知螺纹为方牙螺纹，手柄上的外加力为P ，

手柄长度为L ，螺纹中经为r ，则可求出作用

在滑块A 上的水平力Q1，即：

r Q L P ⨯=⨯1，r

L

P Q ⨯=

1。---（a ） 挡滑块A 沿着斜面作匀速运动时，从图2中可求出水平力Q 1和夹紧力W 之间的关系。 若不考虑摩擦力时，则作用在滑块A 上的力有三个，即夹紧力W 、斜面反作用力N 和水平力Q 1。由于这三个力处于平衡状态，所以可得：

αtg W Q ⨯=1。

若滑块A 与斜面有摩擦力，则反作用力R 与法线N 偏斜一个摩擦角1β。（参看图3） 根据平衡条件，由三角形ARW 可得：

()11βα+⨯=tg W Q 。------（b ）

将式（a ）代入式（b ），可以求出夹紧力W ，即：

()

1βα+⨯⨯=

tg r L

P W ；

式中：W-----工作夹紧力（公斤力）； α-----螺纹升角，r

t

tg ⨯=

πα2； β1----螺纹配合面的摩擦角（实际计算β1可取°）; t------螺纹螺距。

对于标准三角螺纹，升角不大于°，自索性良好，当使用力臂L=14d

平均

的标准扳手时，上式可简化为W ≈130P 。

当螺钉头部为平端面或用螺母夹紧形式时，我们还必须考虑其旋转面间的摩擦力炬损失，此时夹紧力计算的一般公式为：

()1

1ϕβαtg r tg r L

P W ⨯'++⨯⨯=

；

式中：1ϕ----旋转接触面的摩擦系数，可取

1ϕtg =；

r '----摩擦力炬的半径，与接触处的

形状有关（参见图4）。 当用上述条件同样简化，则得： （1）螺栓头部是平的则W=90P; (2)螺母夹紧形式，则W ≈70R 。

图4