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      淺談螺栓、螺柱、螺母的相關設計與安裝規範化

      2017/3/2 返回列表
      導讀:  在現代各行各業,尤其是機械、建築等行業中,幾乎沒有什麼產品能迴避螺栓螺母等緊固件。隨着現代工業的高速發展,人們不斷總結設計和生產經驗,逐漸制訂了一系列螺栓螺母的相關標準體系,這其中包括常用螺栓螺母的機械性能、規格尺寸、螺栓孔的設計尺寸和擰緊方式等標準,給設計、加工及安裝等工作帶來了很大的方便。但由於這些標準體系較爲繁瑣,而且標準比較分散等原因,給設計及安……
        在現代各行各業,尤其是機械、建築等行業中,幾乎沒有什麼產品能迴避螺栓螺母等緊固件。隨着現代工業的高速發展,人們不斷總結設計和生產經驗,逐漸制訂了一系列螺栓螺母的相關標準體系,這其中包括常用螺栓螺母的機械性能、規格尺寸、螺栓孔的設計尺寸和擰緊方式等標準,給設計、加工及安裝等工作帶來了很大的方便。但由於這些標準體系較爲繁瑣,而且標準比較分散等原因,給設計及安裝等工作帶來相對的不便。本文主要針對螺栓螺母的相關設計及安裝問題進行總結,使螺栓螺母的設計和安裝等更加規範,最終確保產品的品質。  一、螺栓螺母的相關設計螺栓螺母的螺紋一般選用牙型角爲60,牙根強度高,具有良好自鎖功能的螺紋。螺紋依據的是GB/T192-2003普通螺紋基本牙型國家標準。這種聯接螺紋根據螺距的不同,又分爲粗牙螺紋和細牙螺紋。細牙螺紋的小徑比粗牙螺紋大,因此採用細牙螺紋的螺栓強度高,自鎖性能也好。但是,細牙螺紋不耐磨,抗剪切強度低,容易滑扣。一般設計時常用粗牙螺紋;對於薄壁零件、承受振動衝擊以及動載荷、精密需要微調機構的場合,一般選用細牙螺紋;在高溫部位和採用液壓拉伸器進行安裝的螺栓、螺紋設計時,爲了拆卸方便,一般把螺栓的螺紋大徑、中徑和小徑尺寸設計比相應規格的6g公差尺寸直徑稍小,而螺母的螺紋仍然採用6H公差,這樣螺栓螺母相配時,間隙相應增大,就會比較容易拆卸。這種設計在船舶柴油機上,特別是排氣系統部位的螺栓和採用液壓拉伸器拉伸的主要螺栓都有所體現(見表1)。  表1不同場合所對應的螺紋要求不同適用場合螺栓螺母的螺紋牙型螺紋牙型角螺栓精密度優點缺點牙根強度常用粗牙螺紋螺栓6g高,具有良好自鎖功能的螺紋。薄壁零件、承細牙螺紋的螺栓強度高,自鎖性能細牙螺紋受振動衝擊以不耐磨,及動載荷、精細牙螺紋抗剪切強密需要微調機60度低,容構的場合。易滑扣。在高溫部位和採用液壓拉伸器進行安裝。  如,排氣系統部位的螺栓和採用液壓拉伸器拉伸的主要螺栓。―般把螺栓這樣螺栓的螺紋大徑、螺母相配粗牙/細牙螺紋中徑和小徑尺寸設計比相應規格的時,間隙相應增大,就會6g公差尺寸直徑稍小。比較容易拆卸。  表2螺栓通孔的設計中易產生的問題及解決方法不同裝配情況易產生的問題解決方案涉及標準中等裝配精度設計由於安裝的孔徑尺寸比相應的標準螺栓六角頭下圓角處尺寸小,易在安裝時幹涉螺栓通孔的兩端應倒角GB/T5277-1985緊固件螺栓和螺釘通孔機械等設備的裝配過程六角頭螺栓的頭部圓弧處直徑大於平墊圈或彈簧墊圈的內徑,易在安裝時幹涉墊圈採用了內1987標準型彈簧墊圈、GB/T1230-2006鋼結構用高強度墊圈44上海標準化螺栓孔的設計螺栓通孔的設計主要是孔徑尺寸設計,根據裝配精度的不同,選用不同直徑的螺栓孔尺寸。一般根據GB/T5277-1985緊固件螺栓和螺釘通孔中的中等裝配精度設計螺栓孔直徑。由於安裝的孔徑尺寸比相應的標準螺栓六角頭下圓角處尺寸小,安裝時會產生幹涉,所以螺栓通孔的兩端應倒角。  在機械等設備的裝配過程中,很多採用螺栓頭部加平墊圈或彈簧墊圈的情況,但根據GB/T5782-2000六角頭螺栓、GB/T97.1-2002平墊圈A級和GB/T93-1987標準型彈簧墊圈可知,六角頭螺栓的頭部圓弧處直徑大於平墊圈或彈簧墊圈的內徑,因此會產生幹涉。故在設計、安裝時應避免使用上述組合結構,這一點在GB/T1230-2006鋼結構用高強度墊圈中有明確的體現,此標準中墊圈採用了內徑倒角結構。表2中彙總了螺栓通孔的設計中易產生的問題及解決方法。  螺栓螺紋孔的設計螺栓螺紋孔設計時,主要是螺紋孔的攻深和鑽深尺寸。根據不同的基體材料,相同螺紋的攻深和鑽深尺寸是不同的,設計時,螺紋孔的攻深一般按照下式計算:H爲螺栓擰入螺紋孔的長度,P爲螺紋孔的螺紋螺距,螺紋孔的鑽深按照下式計算:D爲螺紋孔的螺紋公稱直徑,mm爲了保證螺栓預緊及承受工作載荷時,不至於螺紋脫扣,不同基體材料的螺栓擰入長度是不同的。一般鋼或青銅材料:H=d;鑄鐵材料:H=(1.25~1.5)d;鋁合金材料:H=(1.5~2.5)d,其中H爲螺栓的擰入長度,d爲螺栓螺紋的公稱直徑。  具體的螺栓孔設計尺寸可以參照B/GQ0126-1980粗牙螺柱、螺釘的擰入深度、攻絲深度和鑽孔深度4247-2006普通螺紋內外螺紋餘留長度,鑽孔餘留深度,螺栓突出螺母的末端長度,這兩個標準中有具體規格的螺紋孔攻深、鑽深及餘留長度等尺寸。而通常設計時,螺栓螺紋伸出螺母的長度,一般按照2~3牙,即2~3倍的螺距長度。  螺栓孔(通孔或螺紋孔)的其他尺寸設計螺栓軸線到零件邊緣的距離尺寸,一般按照下式計算:在安裝時,絕大多數螺紋聯接都必須擰緊,使被聯接件受到壓縮,螺栓受到拉伸。這種在螺栓承受工作載荷之前受到的力稱爲預緊力。預緊的目的是爲了提高聯接的可靠性、緊密性和防鬆能力。螺栓螺母的預緊力控制方法主要有:力矩法、螺栓螺母轉角法、螺栓伸長量控制法、拉伸法(液壓拉伸器拉伸)及其他特殊3560.3880.4200.4520.4840.5170.549注:K值按,設計時根據不同的摩擦係數可以直接查出相應的扭矩係數。一般連接螺栓、螺母的擰緊扭矩在一般場合下也可以參5000.10-2007選用,不必進行精確計算。  目前,轉角法在特別重要的螺栓聯接系統中使用較爲普遍,特別是汽車和鋼結構等行業。預緊力的精爲了保證螺栓首先斷裂,則必須有Fi  根據不同的使用場合,選取合適的控制預緊力的方法,通過計算,精確地控制預緊力。  選取合適的防鬆方法,使之防鬆更可靠、更方便。  通過計算表明,螺母材料可以選擇強度低於螺栓材料,實現與螺栓的匹配,這樣可以在保證安全的情況下,最大程度地節約材料。
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