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1、第15卷第4期南方Vol.15,和.4冶金学院学报1994年12月JOURNALOFSOUTHERNINSTITUTEOFMETALLURGYDee.,1994柔性螺栓的设计与应用刘飞飞洪联系(机械系)摘要介,该螺检具有机械强度高、、绍了柔性螺检的结构与设计柔性大吸收和补偿变形能力强等优点,适用于承受热负载作用部件的联接.关键词螺检联接,柔性螺检,结构设计引言普通螺栓通常由普碳钢、合金钢或有色金属锻造成刚性件,而柔性螺栓是由成束的高强.度钢丝构成的柔性体并在柔性钢束的两端分别设置有螺栓固定头和锁紧头,锁紧头上切制了供螺母联接
2、紧固的外螺纹.柔,:性螺栓的独特结构使之具有许多突出的特点.(1)结构新颖、合理,且可据实际需要制成不同的结构型式.(2)机械强度高,柔性大,高温特性好允许被联接件在机械和热负载作用下,沿任何方向自由变形,尤其在热负载作用下,被联接件能沿任何方向自由膨胀,柔性螺栓能吸收和补、塑性变形和相对位移.偿由此引起的弹性变形.(3)减振缓冲功能强,被联接件的载荷分布较均,联接牢固可靠(4)可以定型系列化生产,选用灵活方便..、因此,柔性螺栓适用于一些特殊场合的联接尤其适合于冶金炉窑热工设备等承受热负载作用的部件联接.本文讨论这种新型螺
3、栓的典型结构与设计,以促进柔性螺栓的开发与应用.1柔性螺栓的结构设计图1所示,柔性螺栓是由多根高强度钢丝成束而成的螺栓杆体1、螺栓固定头2以及锁紧,.头3组成相配的附件有插入座圈4、球面垫5和螺母6插入座圈4和球面垫5是为补偿变形而设置的..在实际应用中,柔性螺栓可按使用要求设计成不同的结构型式各结构型式的区别主要在于两螺栓头与杆体的联接方式以及杆体的横截面形状.下面则依此阐述柔性螺栓的结构设计.1.1螺栓头与杆体的联接设计:一一收稿日期19940304第一作者讲师:第15卷第4期刘飞飞等柔性螺检的设计与应用271图1柔性螺
4、栓联接结构简图1一螺栓杆体2一螺检固定头3一螺检锁紧头4一插入座圈5一球面垫6一螺母螺栓头与杆体的联接包括固定头与杆体的固定联接以及锁紧头与杆体的联接.固定头与.杆体的固定联接方式通常有铆接式、焊接式、固定斜楔式和球铰式四种(如图2所示)与此类似,锁紧头与杆体的联接方式也有铆接式、焊接式、固定斜楔式和球铰式,此外还有可移斜楔式等五种(如图3所示).铆接式联接是利用专用机械将每根钢丝端头牢固地铆接在螺栓头的安装孔内.其特点是.联接强度与铆接强度有关,拆换不便图2螺栓固定头与杆体的联接方式a一铆接式;b一焊接式;c一固定抖楔式;
5、d一球铰式.焊接式联接是将钢束杆体插入螺栓头的的锥形安装孔,并把钢丝末端弯成钩状,然后熔.,.焊而固定其特点是牢固可靠但操作复杂、拆换不便固定斜楔联接是利用斜楔自动夹紧的作用而固联.此方法的特点是构造简单、拆换方便.球铰式联接是将钢丝穿过小球中心孔或沿球表面弯曲后构成带球端的钢束杆体,然后把杆体插入螺栓头的球臼安装孔内形成球铰.其特点是联接可靠、拆换方便.可移斜楔式联接是靠带开口槽的锁紧头与有内锥度的螺母相配合,借助斜面的摩擦自锁..而实现固定和锁紧的其特点是拆卸方便,螺栓联接长度可调,但受冲击载荷时联接易松1.2柔性螺栓的
6、杆体横截面形状设计.杆体横截面形状一般有圆形和多边形两种设计时,可根据应用场合以及载荷特性来确272南方冶金学院学报1994年12月图3螺栓锁紧头与杆体的联接方式a一铆接式;b一焊接式;c一固定抖楔式;d一球铰式;e一可移抖楔式.定横截面形状.3柔性螺栓的结构类型考虑到加工使用的方便,柔性螺栓除了按杆体横截面形状分类外,还可按其螺栓头的联接方式分类.柔性螺栓的典型结构型式见表1..设计和选用柔性螺栓时,应根据具体的使用要求确定合适的结构型式表1柔性螺栓的典型结构型式、*、。认联接特征称固定头与杆体锁紧头与杆体1铆一铆式结构铆
7、焊接铆焊球接铰2铆一焊式结构3铆一球铰式结构4可调铆式结构可移斜楔5焊一焊式结构焊铆球接铰6焊一铆式结构7焊一球铰式结构8可调焊式结构可移斜楔9斜楔一焊式结构固定斜楔焊铆接10余斗楔一铆式结构固定斜楔11可调斜楔式结构固定斜楔可移斜楔12球铰一焊式结构球铰焊接13球铰一铆式结构铆接’14可调球铰式结构可移余}楔2柔性螺栓的设计计算:第15卷第4期刘飞飞等柔性螺检的设计与应用273设计计算的目的是确定柔性螺栓杆体的钢丝根数、钢丝直径、杆体横截面尺寸、螺栓头.的结构参数以及柔性螺栓的安装预紧力、预应力和预拉伸长度等计算的依据是视
8、螺栓所承受载荷的性质与大小按强度以及工作可靠性.本文仅讨论钢丝数Z、直径d以及杆体横截面尺寸的确定,其余各项在另文介绍.联的柔性螺栓,受载后,将承受拉应力、弯曲应力和挤压应力的作用,其中拉应力接中.是主要的设横截面面积为S,相应的面积折算系数为价(毋是考虑弯曲应力与挤压应力对拉伸强度的影响
