螺釘聯(lián)接扭力與預緊力的關(guān)系

1、1、引言、引言家用電器廠在生產(chǎn)某型產(chǎn)品時，經(jīng)常出現(xiàn)批頭、電批套筒或風批套筒被打斷的現(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旋緊螺釘，而批頭、電批套筒或風批套筒的極限扭力矩不能達到螺釘擰緊的擰緊力矩要求，致使其超過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？目前尚沒有一個確切的或者令人信服的標準來衡量。那么，有沒有辦法給定螺釘比較準確的標準值呢？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，來計算它的擰緊力矩。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?shù)念A緊力才能保證螺栓可靠聯(lián)接。而預緊力則是通過控制施加于螺釘?shù)臄Q緊力矩或轉(zhuǎn)角來間接實現(xiàn)的。但是，螺栓軸力與擰緊力矩之間的對應(yīng)關(guān)系嚴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，扳手或電批（風批）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——螺紋公稱直徑（mm）F0——預緊力（N）K——擰緊力矩系數(shù)（無量綱）其中，K值與螺紋中徑、螺紋升角、螺紋當量摩擦系數(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)的取值都比較復雜。要準確地計算出K值，就要通過針對性的試驗，同時測得預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）預緊力的大小，除了受限于螺釘材料的強度外，還受限于被聯(lián)接件的材料強度。當內(nèi)外螺紋的材料相同時，只校核外螺紋強度即可。對于旋合長度較短、非標準螺紋零件構(gòu)成的聯(lián)接、內(nèi)外螺紋材料的強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，其強度遠低于優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼20的強度，就應(yīng)校核鋁合金上螺紋牙型的強度，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、公式進行校核：式中Fw——最大軸向外荷載，本例中即預緊力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度應(yīng)為(1.5～2.5)d，照此計算，本例中旋合長度應(yīng)為9～15mm，而實際長度是6mm，似太短]。n——材料的安全系數(shù)。對于在交變載荷作用下的彈性元件（反復加熱——冷卻過程中產(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：抗拉強度σb≥2