浅析螺栓如何选配螺母的性能等级.pdf

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1、适用税瓣蒯遘硎l6MMn⋯fa

2、n"l鞍钢鼻团矿业公司眼前山铁矿(辽宁鞍山114044)t智慧■俊杰I搞●】对螺纹联接中螺挂、螺母的受力分析．根据螺控粗的失效机理和设计准则，得出7一定型号和性能等蛆的螺拴如何选配合适螺母的方法和理论依据。【关复词】螺纹螺母性能等衄选配方法一．蓠育螺纹联接是工业上应用最广的可拆卸联接．是通过螺纹紧固件来联接被联接件．或者在被联接件上直接加工出螺纹来实现，由于其应用晟广，所以已经对其标准化。标准规定普通螺纹的基本牙二型及尺寸如下图所不。1卜≈k腌声I．息武慨怎《Y凼dl曩垃轴钱口Ⅱ

3、卫蜀E墨雹根据螺栓组联接的类型、特点、受力情况及工况条件等，针对螺栓的强度计算在多种文献中均有详细的讲解，但如何选配螺母在不同的文献中有不同的描述，大致认为一定性能等级的螺母配用同级或性能等级较低的螺拴。笔者查阅相关书籍未找到支持其描述的理论计算依据。经过计算确定螺拴的型号后，如何来选配与之配合的螺母的性能等级呢?其设计准则是螺拴组在实际使用时．在超载状志下，螺栓要首先断裂，而不是螺栓或螺母脱扣，这是因为螺栓的断裂是突然发生的，而螺纹的脱扣则是逐渐发生的，故很难提前发现，因此螺纹脱扣这种失效形式造成事故的危险性

4、很大。所以选配螺母时，其性能等级就是一个非常美键的问题。二，螺栓和螺母的受力情况爰应力分析当螺栓承受预紧力口，则根据相关的理论计算得出螺栓的拉应力、螺栓螺纹的切应力和螺母螺纹的切应力。1蝇栓的拉应力螺拴在预紧力0作用下受拉伸，同时在螺纹力矩下扭转，按第四强度理论可以得出危险断面(即主平面)上拉应力a--52。，(Ⅱd、2)(1)通过式(1)计算出：螵栓断裂失效时可以承受的最大拉力QFnd，2【F1／52--0192nd．2IJ】(2)式中【a】——螺栓材料许用拉应力，d．——螺栓螺纹小径。2螺纹的切应力正常螺纹

5、紧固联接，螺母与被联接件接触处的第ⅫMl“ww。w．9tyj“x．nct83、GM通甩机械翩造●GMManu]acture一圈螺纹受力最大，约占总拉力的30％．在没有采取改善螺纹牙二受力分布措施的情况下，如剪切破坏，第一圃螺纹首先脱扣失效，之后第二圈螺纹继续承担第一爵螺纹的受力，脱扣失效后．依次类推，直至整个旋合长度内的螺纹全部脱扣失效，因此以第一圈螺纹受剪不破坏为切应力计算依据。1)螺栓第一圈螺纹的切应力r卸3口，(nd．b)(3)式中6外螺纹牙：底宽度．扣{P，助螺纹螺距。则第一圈螺栓蝶纹脱扣失效时可以承受

6、的最大拉力Q：25nd，【r】(4)式中IrJ——螺栓材料许用剪应力，对于塑性材料，fr】卸6【口】。口2=l5Ⅱd

7、P【口】(5)2)螺母第一圈螺纹的切应力f，=03Q／nDB式中口——内螺纹牙二底宽度。则第一圈螺母螺纹脱扣失效时可以承受的最大拉力口f1．75nnP【d-l(6)式中【o-．】——螺母材料许用拉应力t【r．卜—螺母材料许用切应力。三．保证螺纹不脱扣的条件为了保证螺栓首先断裂．则必须满足Q，

8、)dd．=10／8／／(8)式中H——原始三角型高度。H--0866P带人式(8)得P>011甜从上式可以得出．只要螺纹螺距大于公称直径的0I12倍，螺栓就不会在断裂前脱扣，根据普通标准螺纹直径与螺距系列表中可以看出．标准螺纹均满足此要求。(2)满足Q．《Q根据式(2)和式(6)得出0192Ⅱd．2【口]<175ⅡDP[口．】(9)外螺纹d-内螺纹D。84黑嚣飘。。。d=D10825PfIO普通标准螺母的厚,宦m---O819．目llD=-S／4m。普通标准螺母约有8圈完整螺纹，即脚=(8一lP，则D=-35／

9、4P，代人式(10)得4=(35／4—1．0825)P将上述参数代人式(9)得：【a】<1357【口_】【o-l】>o737【o-】。四．结语从以上的理论计算可以得出，当螺栓的型号和性能等级确定后．在选配螺母时，只要满足螺母的性能等级不低于螺栓性能等级的0737倍．螺栓组就不会在螺栓断裂前出现螺纹脱扣的现象。参考文献⋯1苏翼林材料力学【M】北京：高等教育出版社，1990【2】2先梅开机械设计【M】北京：中国矿业大学出版社．1993【3】3西北工业大学制图教研室机械制图【M】西安：陕西科学技术出版社，1992【4

10、】4杨黎明机械零件设计手册【M】北京：国防工业出版社．1984【5】5黄玉堂实用机械设计手册【M】北京：中国矿业大学出版社，1993GM(收稿日期：201I／09／20)