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如何有效提高螺母联接强度

发布日期:2015-06-05 作者: 宁吉羽立

  1、均匀螺纹牙受力分配

  即使是制造和装配精确的螺栓和螺母,传力时其旋合各圈螺纹牙的受力也不是均匀的。为了使螺纹牙受力比较均匀,可改进螺母结构:

  1)悬置螺母,使母体和栓杆的变形一致以减少螺距变化差,可提高螺栓疲劳强度达40%;

  2)内斜螺母,可减小原受力打的螺纹牙的刚度而把力分移到原受力小的牙上,可提高螺栓疲劳强度达20%;

  3)环槽螺母,利用螺母下部受拉且富于弹性可提高螺栓疲劳强度30%。这些结构特殊的螺母制造费工,只在重要的或大型的联接中使用。

  4)如果螺母材料软、弹性模量低,例如钢螺栓配用有色金属螺母,则可改善螺纹牙受力分配,提高螺栓疲劳强度达40%。

  2、减小附加应力

  主要指弯曲应力。螺纹牙根对弯曲很敏感,在相当大的拉应力下弯曲应力对螺栓断裂其关键作用。

  几种减小或避免弯曲应力的措施:a.采用球面垫圈。b.采用斜垫圈。c.采用凸台。d.采用沉头座。e.采用环腰。

  3、减轻应力集中

  螺纹的牙根和收尾、螺栓头部与栓杆交接处,都有应力集中,是产生断裂的危险部位;特别是在旋合螺纹的牙根处,由于栓杆拉伸,牙受弯剪,而且受力不均,情况更为严重。适当加大牙根圆角半径以减轻应力集中,可提高螺栓疲劳强度达20%~40%;在螺纹收尾处用退刀槽、在螺母承压面以内的栓杆有余留螺纹等,都有良好效果。

  4、降低应力幅

  螺栓的最大应力一定时,应力幅越小,疲劳强度越高。在工作载荷不变的情况下,减小螺栓刚度或增大被联接件刚度都能达到减小应力幅的目的,但预紧力则增大。

  减小螺栓刚度的措施有:适当增大螺栓的长度;部分减小栓杆直径或作成中空的结构——柔性螺栓。柔性螺栓受力时变形量大,吸收能量作用强,也适于承受冲击和振动。

  5、选择恰当的预紧力并保持不减退

  由于多种因素的影响,螺栓和被联接件的刚度不变,只恰当地增大预紧力,能提高螺栓的疲劳强度,这就是螺栓预紧应力有时高达(0.7~0.8)S的一个原因。为此,准确控制预紧力并保持其不减退是很重要的。

  6、改善制造工艺

  制造工艺对螺栓疲劳强度有重要影响。采用辗制螺纹时,由于冷作硬化的作用,表层有残余压应力,金属流线合理,螺栓疲劳强度可较车制螺纹高30%~40%;热处理后再滚压的效果更好。

  碳氮共渗、渗氮、喷丸处理都能提高螺栓疲劳强度。

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