螺釘聯(lián)接扭力與預(yù)緊力的關(guān)系

1、1、引言、引言家用電器廠在生產(chǎn)某型產(chǎn)品時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)批頭、電批套筒或風(fēng)批套筒被打斷的現(xiàn)象。原因是一些重要零部件如發(fā)熱管、R型彈簧等的固定都需要用很大的扭力矩來(lái)旋緊螺釘，而批頭、電批套筒或風(fēng)批套筒的極限扭力矩不能達(dá)到螺釘擰緊的擰緊力矩要求，致使其超過(guò)能夠承受的最大擰緊力矩而折斷。但是，螺釘?shù)臄Q緊力矩到底需要多大？目前尚沒(méi)有一個(gè)確切的或者令人信服的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量。那么，有沒(méi)有辦法給定螺釘比較準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)值呢？答案是肯定的。下面以某產(chǎn)品彈性元件固定螺

2、釘PM510為例，來(lái)計(jì)算它的擰緊力矩。2、螺紋聯(lián)接的擰緊力矩、螺紋聯(lián)接的擰緊力矩我們知道，在螺栓聯(lián)接中，只有適當(dāng)?shù)念A(yù)緊力才能保證螺栓可靠聯(lián)接。而預(yù)緊力則是通過(guò)控制施加于螺釘?shù)臄Q緊力矩或轉(zhuǎn)角來(lái)間接實(shí)現(xiàn)的。但是，螺栓軸力與擰緊力矩之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系嚴(yán)重地受到摩擦條件的影響。摩擦一方面是螺紋自鎖防松的必要條件，另一方面摩擦消耗大量擰緊力矩（能量）從而影響螺栓軸力。擰緊時(shí)，扳手或電批（風(fēng)批）力矩T用于克服螺紋副的螺紋阻力矩T1及螺母與被聯(lián)接件（或墊

3、圈）支承面間的端面摩擦力矩T2。即T=T1T2=KF0d（Nmm）d——螺紋公稱(chēng)直徑（mm）F0——預(yù)緊力（N）K——擰緊力矩系數(shù)（無(wú)量綱）其中，K值與螺紋中徑、螺紋升角、螺紋當(dāng)量摩擦系數(shù)、螺母與被聯(lián)接件支承面間的摩擦系數(shù)有關(guān)。而這些參數(shù)的取值都比較復(fù)雜。要準(zhǔn)確地計(jì)算出K值，就要通過(guò)針對(duì)性的試驗(yàn)，同時(shí)測(cè)得預(yù)緊力和緊固扭矩才能間接獲得擰緊力矩系數(shù)K值。一般情況下，在各種條件下的K值，可參考下表中的數(shù)據(jù)。=3537.3（Nmm）≈3.537

4、3（Nm）預(yù)緊力的大小，除了受限于螺釘材料的強(qiáng)度外，還受限于被聯(lián)接件的材料強(qiáng)度。當(dāng)內(nèi)外螺紋的材料相同時(shí)，只校核外螺紋強(qiáng)度即可。對(duì)于旋合長(zhǎng)度較短、非標(biāo)準(zhǔn)螺紋零件構(gòu)成的聯(lián)接、內(nèi)外螺紋材料的強(qiáng)度相差較大的受軸向載荷的螺紋聯(lián)接，還應(yīng)校核螺紋牙的強(qiáng)度。如某型產(chǎn)品彈性元件的固定，因螺釘連接的基材是壓鑄鋁合金YL113，其強(qiáng)度遠(yuǎn)低于優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼20的強(qiáng)度，就應(yīng)校核鋁合金上螺紋牙型的強(qiáng)度，主要是螺紋材料的剪應(yīng)力及彎應(yīng)力。螺紋牙型的剪應(yīng)力及彎應(yīng)力按如下

5、公式進(jìn)行校核：式中Fw——最大軸向外荷載，本例中即預(yù)緊力F0（N）D——內(nèi)螺紋大徑（mm）b——螺紋牙根部寬度（mm）b=0.87p=0.870.8=0.696mmkz——載荷不均勻系數(shù)對(duì)于本例外螺紋為鋼，內(nèi)螺紋為鋁合金的螺紋聯(lián)接，dp=50.8=6.25＜8，故=6pd=0.96。h——螺紋牙的工作高度，為螺紋原始三角形高度H的58，即z——螺紋牙數(shù)。本例中，螺釘長(zhǎng)度=10mm，彈簧墊圈、平墊片及R型彈簧的總厚度4mm，螺紋的旋合長(zhǎng)度

6、是104=6mm。螺距p=0.8mm，螺紋的牙數(shù)z=60.8=7.5，取z=7。[注：螺紋在鋁合金中的擰入深度即旋合長(zhǎng)度應(yīng)為(1.5～2.5)d，照此計(jì)算，本例中旋合長(zhǎng)度應(yīng)為9～15mm，而實(shí)際長(zhǎng)度是6mm，似太短]。n——材料的安全系數(shù)。對(duì)于在交變載荷作用下的彈性元件（反復(fù)加熱——冷卻過(guò)程中產(chǎn)生的載荷），其固定螺絲也受交變載荷的影響，其安全系數(shù)n=1.2～2.0，取較大值，則n=2.0。YL113能夠查到的性能參數(shù)是：抗拉強(qiáng)度σb≥2