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天浩天螺丝浅谈螺栓、螺柱、螺母的相关设计与安装规范化

2017-3-2 返回列表
导读:  在现代各行各业,尤其是机械、建筑等行业中,几乎没有什么产品能回避螺栓螺母等紧固件。随着现代工业的高速发展,人们不断总结设计和生产经验,逐渐制订了一系列螺栓螺母的相关标准体系,这其中包括常用螺栓螺母的机械性能、规格尺寸、螺栓孔的设计尺寸和拧紧方式等标准,给设计、加工及安装等工作带来了很大的方便。但由于这些标准体系较为繁琐,而且标准比较分散等原因,给设计及安……

  在现代各行各业,尤其是机械、建筑等行业中,几乎没有什么产品能回避螺栓螺母等紧固件。随着现代工业的高速发展,人们不断总结设计和生产经验,逐渐制订了一系列螺栓螺母的相关标准体系,这其中包括常用螺栓螺母的机械性能、规格尺寸、螺栓孔的设计尺寸和拧紧方式等标准,给设计、加工及安装等工作带来了很大的方便。但由于这些标准体系较为繁琐,而且标准比较分散等原因,给设计及安装等工作带来相对的不便。本文主要针对螺栓螺母的相关设计及安装问题进行总结,使螺栓螺母的设计和安装等更加规范,最终确保产品的品质。
  一、螺栓螺母的相关设计螺栓螺母的螺纹一般选用牙型角为60,牙根强度高,具有良好自锁功能的螺纹。螺纹依据的是GB/T192-2003普通螺纹基本牙型国家标准。这种联接螺纹根据螺距的不同,又分为粗牙螺纹和细牙螺纹。细牙螺纹的小径比粗牙螺纹大,因此采用细牙螺纹的螺栓强度高,自锁性能也好。但是,细牙螺纹不耐磨,抗剪切强度低,容易滑扣。一般设计时常用粗牙螺纹;对于薄壁零件、承受振动冲击以及动载荷、精密需要微调机构的场合,一般选用细牙螺纹;在高温部位和采用液压拉伸器进行安装的螺栓、螺纹设计时,为了拆卸方便,一般把螺栓的螺纹大径、中径和小径尺寸设计比相应规格的6g公差尺寸直径稍小,而螺母的螺纹仍然采用6H公差,这样螺栓螺母相配时,间隙相应增大,就会比较容易拆卸。这种设计在船舶柴油机上,特别是排气系统部位的螺栓和采用液压拉伸器拉伸的主要螺栓都有所体现(见表1)。
  表1不同场合所对应的螺纹要求不同适用场合螺栓螺母的螺纹牙型螺纹牙型角螺栓精密度优点缺点牙根强度常用粗牙螺纹螺栓6g高,具有良好自锁功能的螺纹。薄壁零件、承细牙螺纹的螺栓强度高,自锁性能细牙螺纹受振动冲击以不耐磨,及动载荷、精细牙螺纹抗剪切强密需要微调机60度低,容构的场合。易滑扣。在高温部位和采用液压拉伸器进行安装。
  如,排气系统部位的螺栓和采用液压拉伸器拉伸的主要螺栓。―般把螺栓这样螺栓的螺纹大径、螺母相配粗牙/细牙螺纹中径和小径尺寸设计比相应规格的时,间隙相应增大,就会6g公差尺寸直径稍小。比较容易拆卸。
  表2螺栓通孔的设计中易产生的问题及解决方法不同装配情况易产生的问题解决方案涉及标准中等装配精度设计由于安装的孔径尺寸比相应的标准螺栓六角头下圆角处尺寸小,易在安装时干涉螺栓通孔的两端应倒角GB/T5277-1985紧固件螺栓和螺钉通孔机械等设备的装配过程六角头螺栓的头部圆弧处直径大于平垫圈或弹簧垫圈的内径,易在安装时干涉垫圈采用了内1987标准型弹簧垫圈、GB/T1230-2006钢结构用高强度垫圈44上海标准化螺栓孔的设计螺栓通孔的设计主要是孔径尺寸设计,根据装配精度的不同,选用不同直径的螺栓孔尺寸。一般根据GB/T 5277-1985紧固件螺栓和螺钉通孔中的中等装配精度设计螺栓孔直径。由于安装的孔径尺寸比相应的标准螺栓六角头下圆角处尺寸小,安装时会产生干涉,所以螺栓通孔的两端应倒角。
  在机械等设备的装配过程中,很多采用螺栓头部加平垫圈或弹簧垫圈的情况,但根据GB/T5782-2000六角头螺栓、GB/T 97.1-2002平垫圈A级和GB/T93-1987标准型弹簧垫圈可知,六角头螺栓的头部圆弧处直径大于平垫圈或弹簧垫圈的内径,因此会产生干涉。故在设计、安装时应避免使用上述组合结构,这一点在GB/T1230-2006钢结构用高强度垫圈中有明确的体现,此标准中垫圈采用了内径倒角结构。表2中汇总了螺栓通孔的设计中易产生的问题及解决方法。
  螺栓螺纹孔的设计螺栓螺纹孔设计时,主要是螺纹孔的攻深和钻深尺寸。根据不同的基体材料,相同螺纹的攻深和钻深尺寸是不同的,设计时,螺纹孔的攻深一般按照下式计算:H为螺栓拧入螺纹孔的长度,P为螺纹孔的螺纹螺距,螺纹孔的钻深按照下式计算:D为螺纹孔的螺纹公称直径,mm为了保证螺栓预紧及承受工作载荷时,不至于螺纹脱扣,不同基体材料的螺栓拧入长度是不同的。一般钢或青铜材料:H=d;铸铁材料:H=(1.25~1.5)d;铝合金材料:H=(1.5~2.5)d,其中H为螺栓的拧入长度,d为螺栓螺纹的公称直径。
  具体的螺栓孔设计尺寸可以参照B/GQ 0126-1980粗牙螺柱、螺钉的拧入深度、攻丝深度和钻孔深度4247-2006普通螺纹内外螺纹余留长度,钻孔余留深度,螺栓突出螺母的末端长度,这两个标准中有具体规格的螺纹孔攻深、钻深及余留长度等尺寸。而通常设计时,螺栓螺纹伸出螺母的长度,一般按照2~3牙,即2~3倍的螺距长度。
  螺栓孔(通孔或螺纹孔)的其他尺寸设计螺栓轴线到零件边缘的距离尺寸,一般按照下式计算:在安装时,绝大多数螺纹联接都必须拧紧,使被联接件受到压缩,螺栓受到拉伸。这种在螺栓承受工作载荷之前受到的力称为预紧力。预紧的目的是为了提高联接的可靠性、紧密性和防松能力。螺栓螺母的预紧力控制方法主要有:力矩法、螺栓螺母转角法、螺栓伸长量控制法、拉伸法(液压拉伸器拉伸)及其他特殊3560.3880.4200.4520.4840.5170.549注:K值按,设计时根据不同的摩擦系数可以直接查出相应的扭矩系数。一般连接螺栓、螺母的拧紧扭矩在一般场合下也可以参5000.10-2007选用,不必进行精确计算。
  目前,转角法在特别重要的螺栓联接系统中使用较为普遍,特别是汽车和钢结构等行业。预紧力的精为了保证螺栓首先断裂,则必须有Fi  根据不同的使用场合,选取合适的控制预紧力的方法,通过计算,精确地控制预紧力。
  选取合适的防松方法,使之防松更可靠、更方便。
  通过计算表明,螺母材料可以选择强度低于螺栓材料,实现与螺栓的匹配,这样可以在保证安全的情况下,最大程度地节约材料。

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