一、螺纹联接的预紧
1. 定义
螺纹联接在装配时,需要适当拧紧螺母,使螺栓受到拉伸预紧力,这个过程称为预紧。预紧的目的是增强联接的可靠性、紧密性和防松能力。例如,在压力容器的螺栓联接中,预紧能够保证容器的密封性能,防止内部液体或气体的泄漏。
2. 预紧力的影响因素
(1)螺栓和螺母的材料特性:高强度螺栓材料(如等级较高的螺栓)在相同拧紧扭矩下能承受更高的预紧力。弹性模量决定了材料在受力时的变形程度,影响预紧力的大小。
(2)螺纹的几何参数:螺纹的公称直径、螺距和牙型等参数影响预紧力。螺纹公称直径越大,在相同扭矩下产生的预紧力越大。螺距的大小会影响螺纹的升角,进而影响预紧力。
(3)摩擦系数:螺纹表面和螺母、被连接件之间的摩擦系数是影响预紧力的关键因素。润滑状态等因素会影响摩擦系数。在有润滑的情况下,拧紧扭矩转化为预紧力的效率更高。
(4)外部因素:温度、振动、冲击等外部环境会导致预紧力随时间变化。
3. 预紧力经验数据
在实际应用中,可以根据碳钢和合金钢螺栓的预紧应力限制来确定预紧力的大小。拧紧力矩与预紧力之间存在一定的关系,可以通过计算得出。
4. 螺栓拧紧受力情况
预紧力的大小是通过拧紧力矩来控制的。在拧紧过程中,需要克服螺纹牙之间的相对转动阻力和螺母支承面上的摩擦阻力矩。螺旋副间的摩擦力矩和螺母端环形面与被联接件间的摩擦力矩共同构成了拧紧力矩。对于不同规格的螺栓,其拧紧力矩有所不同。
5. 预紧力的控制方法
预紧时螺栓所受的轴向拉力称为预紧力。适当的预紧力能够提高螺栓联接的疲劳强度和可靠性,对于紧密性要求的联接还可以提高其气密性。但是预紧力过大可能导致联接件损坏,因此应对预紧力进行控制。常用的控制方法包括扭矩控制法、转角控制法和屈服点控制法。
二、螺纹联接的防松
1. 防松的原因
螺纹联接可能因振动、冲击、温度变化和工作载荷的动态变化等原因松动。例如,在运输过程中的机械设备,由于车辆的颠簸产生振动,可能导致螺栓连接松动。
2. 防松方法
(1)摩擦防松:使用弹簧垫圈、自锁螺母等增加螺母和螺栓之间的摩擦力,防止松动。
(2)机械防松:采用开口销与槽形螺母、止动垫圈等方法,阻止螺母转动。
(3)螺纹副防松:通过点焊、冲边、涂胶等方式螺纹副的运动条件,达到防松的目的。这些方法适用于特殊场合,如不再需要拆卸的联接。在选择防松方法时,需要考虑工作环境、振动强度、温度变化和负载条件等因素,选择最适合的防松方式。