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如何提高螺栓連接的強(qiáng)度？
2021-03-06
如何提高螺栓連接的強(qiáng)度？我們從以下五點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
01 改善螺紋牙間的載荷分布
采用普通螺母時(shí)，軸向載荷在旋合螺紋各圈間的分布是不均勻的，如圖1(a)所示，從螺母支承面算起，第一圈受載最大，以后各圈遞減。
理論分析和試驗(yàn)證明，旋合圈數(shù)越多，載荷分布不均的程度也越顯著，到第 8～10 圈以后，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1(b) 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，有助于減少螺母與栓桿的螺矩變化差，從而使載荷分布比較均勻。圖 1(c)為環(huán)槽螺母，其作用和懸置螺母相似。
圖1
02 避免或減小附加應(yīng)力
由于設(shè)計(jì)、制造或安裝上的疏忽，有可能使螺栓受到附加彎曲應(yīng)力（圖2）， 這對(duì)螺栓疲勞強(qiáng)度的影響很大，應(yīng)設(shè)法避免。
例如，在鑄件或鍛件等未加工表面上安裝螺栓時(shí)，常采用凸臺(tái)或沉頭座等結(jié)構(gòu)，經(jīng)切削加工后可獲得平整的支承面（圖3）。
圖2
圖3
03 減小應(yīng)力集中
螺紋的牙根、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(xiǎn)部位。其中螺紋牙根的應(yīng)力集中對(duì)螺栓的疲勞強(qiáng)度影響很大。
可采取增大螺紋牙根的圓角半徑、在螺栓頭過(guò)渡部分加大圓角（圖 4(a)）或切制卸載槽（圖 4(b)、4(c)）等措施來(lái)減小應(yīng)力集中。
圖4
04 減小應(yīng)力幅
螺栓的最大應(yīng)力一定時(shí)，應(yīng)力幅越小，疲勞強(qiáng)度越高。在工作載荷和剩余預(yù)緊力不變的情況下，減小螺栓剛度或增大被聯(lián)接件的剛度都能達(dá)到減小應(yīng)力幅的目的（見(jiàn)圖 5），但預(yù)緊力則應(yīng)增大。
圖 5
減小螺栓剛度的措施有：適當(dāng)增大螺栓的長(zhǎng)度；部分減小栓桿直徑或作成中空的結(jié)構(gòu)即柔性螺栓。在螺母下面安裝彈性元件（圖 6），也能起到柔性螺栓的效果。柔性螺栓受力時(shí)變形量大，吸收能量作用強(qiáng)，也適于承受沖擊和振動(dòng)。
圖 6
為了增大被聯(lián)接系統(tǒng)的剛度，不宜用剛度小的墊片。圖7 所示的密封連接以用密封圈為佳。
圖 7
05 改善制造工藝
制造工藝對(duì)螺栓的疲勞強(qiáng)度有很大影響。對(duì)于高強(qiáng)度鋼制螺栓，更為顯著。采用輾制螺紋時(shí)，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)度比車削的高。碳氮共滲、氮化、噴丸處理都能提高螺栓疲勞強(qiáng)度。
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