提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施

螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度主要取決于螺栓的強(qiáng)度。影響螺栓強(qiáng)度的因素很多,有結(jié)構(gòu)、尺寸參數(shù)、裝配工藝、材料、制造精度等級等。

一、提高螺栓的疲勞強(qiáng)度

理論和實(shí)踐證明,變載荷工作時,在工作載荷和殘余預(yù)緊力不變的情況下,減小螺栓剛度或增大被聯(lián)接件剛度都能達(dá)到提高螺栓疲勞強(qiáng)度的目的,但應(yīng)適當(dāng)增大預(yù)緊力,以保證聯(lián)接的密封性。減小螺栓剛度的常用措施有:適當(dāng)增加螺栓的長度、減小螺栓桿直徑或做成中空的結(jié)構(gòu)一柔性螺栓。 柔性螺栓受力時變形大,吸收能量作用強(qiáng),也適于承受沖擊和振動。在螺母下面安裝彈性元件,當(dāng)工作載荷由被聯(lián)接件傳來時,由于彈性元件的較大變形,也能起到柔性螺栓的效果。為了增大被聯(lián)接件的剛度,不宜采用剛度小的墊片。緊密聯(lián)接就以用密封環(huán)為佳。

二、改善螺紋牙間的載荷分布

采用普通螺母時,軸向載荷在旋合螺紋各圈之間的分布是不均勻的,如教材圖9-39所示,從螺母支承面算起,第一圈受載最大,以后各圈遞減。理論分析和實(shí)驗(yàn)證明,旋合圈數(shù)越多,載荷分布不均的程度就越顯著,第8~10圈以后的螺紋幾乎不受載荷。所以,采用圈數(shù)多的厚螺母,并不能提高聯(lián)接強(qiáng)度。若采用圖9-41的懸置(受拉)螺母,則螺母錐形懸置段與螺栓桿均為拉伸變形,有助于減少螺母和螺栓桿的螺距變化差,從而使載荷分布比較均勻。

三、減輕應(yīng)力集中

螺紋的牙根和收尾、螺栓頭部與栓桿交接處,都有應(yīng)力集中,是產(chǎn)生斷裂的危險部位:特別是在旋合螺紋的牙根處,由于栓桿拉伸,牙受彎剪,而且受力不均,情況更為嚴(yán)重。適當(dāng)加大牙根圓角半徑以減輕應(yīng)力集中,可提高螺栓疲勞強(qiáng)度達(dá)20%~40%;在螺紋收尾處用退刀槽、在螺母承壓面以內(nèi)的栓桿有余留螺紋等,都有良好效果。航空、航天器螺栓采用新發(fā)展的MJ螺栓,其主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)就是牙根圓角半徑增大。

高強(qiáng)度鋼螺栓對應(yīng)力集中敏感,但由于可用更大的預(yù)緊力擰緊和更高的極限強(qiáng)度,結(jié)果還是有利的。

四、采用合理的制造工藝

制造工藝對螺栓疲勞強(qiáng)度有很大影響。采用碾制螺紋時,由于冷作硬化的作用,表層有殘余壓應(yīng)力,金屬流線合理,螺栓疲勞強(qiáng)度可比車制螺紋高30%~40%;熱處理后再滾壓的效果更好。另外,碳氮共滲、滲氮、噴丸處理都能提高螺栓疲勞強(qiáng)度。

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