预紧和防松

1.螺纹连接的主要类型及其应用

1）螺栓连接

如图10－7a所示，采用螺栓连接时，将螺栓穿过被连接件的孔（螺栓与孔之间留有间隙），然后拧紧螺母，即将被连接件连接起来。由于被连接件的孔无须切制螺纹，所以螺栓连接结构简单、装拆方便、成本低，广泛用于传递轴向载荷且被连接件厚度不大，能从两边进行安装的场合。铰制孔用螺栓（见图10－7b）一般用于利用螺栓杆承受横向载荷或固定被连接件相互位置的场合，这时，孔与螺栓杆之间没有间隙，常采用基孔制过渡配合。

2）双头螺柱连接

如图10－8a所示，这种连接是利用双头螺柱的一端旋紧在被连接件的螺纹孔中，另一端则穿过另一被连接件的孔，拧紧螺母后将被连接件连接起来的。这种连接通常用于被连接件之一太厚而不便穿孔、结构要求紧凑或须经常装拆的场合。

3）螺钉连接

如图10－8b所示，这种连接不需要螺母，将螺钉穿过被连接件的孔并旋入另一被连接件的螺纹孔中即可。它适用于被连接件之一太厚且不宜经常装拆的场合。

图10－7 螺栓连接

图10－8 双头螺柱连接与螺钉连接

4）紧定螺钉连接

如图10－9所示，这种连接利用紧定螺钉旋入一零件的螺纹孔中，并以末端顶住另一零件的表面或顶入该零件的凹坑中以固定两零件的相互位置。

图10－9 螺钉连接

螺纹连接除上述四种基本形式外，还有吊环螺钉、地脚螺栓、T形槽螺栓连接等连接形式。

2.螺纹连接件的主要尺寸关系

1）螺纹余留长度

静载荷下：l1≥（0.3～0.5）d

变载荷下：l1≥0.75d

冲击载荷下：l1≥d

铰制孔：l1≈0

2）螺纹伸出长度

a≈（0.2～0.3）d

3）旋入被连接件中的长度

被连接件为钢或青铜：H≈d

被连接件为铸铁：H＝（1.25～1.5）d

被连接件为铝合金：H＝（1.5～2.5）d

4）螺纹孔的深度

H＋l2＝H＋（2～2.5）P

5）钻孔深度

H＋l3＝H＋（3～3.5）P

6）螺纹轴线到被连接件边缘的距离

e＝d＋（3～6）mm

7）通孔直径

d0≈1.1d

8）紧定螺钉直径

d≈（0.2～0.3）d轴

螺纹连接件的主要尺寸关系如图10－7、图10－8所示。

3.螺纹连接的拧紧和防松

1）螺纹连接的拧紧

绝大多数螺纹连接在装配时需要拧紧，使连接在承受工作载荷之前，预先受到力的作用，这个预加的作用力称为预紧力。预紧的目的是为了增大连接的紧密性和可靠性。此外，适当地提高预紧力还能提高螺栓的疲劳强度。拧紧时，用扳手施加拧紧力矩T，以克服螺纹副中的阻力矩T1和螺母支承面上的摩擦阻力矩T2，故拧紧力矩T＝T1＋T2。

对于M10～M68mm的粗牙普通螺纹，无润滑时可取

T≈0.2F′d 　（10－12）

式中：F′——预紧力的大小（N）；

d——螺纹公称直径（mm）。

为了保证预紧力不致过小或过大，可在拧紧过程中控制拧紧力矩T的大小，其方法有采用测力矩扳手（见图10－10）或定力矩扳手（见图10－11），必要时测定螺栓伸长量等。

图10－10 指针式扭力扳手

图10－11 预置式定力矩扳手

2）螺纹连接的防松

在静载荷作用下，连接螺纹的升角较小，故能满足自锁条件。但在受冲击、振动或变载荷以及温度变化大时，连接有可能自动松脱，这就容易发生事故。因此，设计螺纹连接时必须考虑防松的问题。常用的防松方法如表10－2所示。

表10－2 常用的防松方法

续表