1、螺栓连接紧固原理介绍螺栓连接紧固原理介绍王王 *2015.02015.09 9第1页，共24页。2 2/2222目录目录螺栓连接原理螺栓紧固方法认识螺栓一二三螺栓使用注意事项四2第2页，共24页。3 3/2222一、认识螺栓一、认识螺栓u 螺栓的定义：由头部和螺杆（带有外螺纹的圆柱体）两部分组成的一类紧固件。u 螺栓的分类：u 头部形状：六角头、圆头、方形头、沉头等；u 螺纹长度：全螺纹和半螺纹；u螺纹牙型：三角形、梯形、管形等；u螺纹旋向：右旋和左旋3第3页，共24页。4 4/2222一、认识螺栓一、认识螺栓4第4页，共24页。5 5/2222一、认识螺栓一、认识螺栓u 螺栓的规格：(GB/
2、T 1237)螺栓尺寸图5第5页，共24页。6 6/2222一、认识螺栓一、认识螺栓u 螺栓的螺纹规格决定了所使用扳手的规格(GB/T 4388)螺纹直径螺纹直径d/mm对边尺寸对边尺寸s/mm扳手尺寸扳手尺寸S/mm螺纹直径螺纹直径d/mm对边尺寸对边尺寸s/mm扳手尺寸扳手尺寸S/mmM588M182727M61010M203030M81313/14M223232M101716/17M243636M121918/19M274141M142222M304646M162424M3655556第6页，共24页。7 7/2222一、认识螺栓一、认识螺栓u 螺栓的性能等级(GB/T 3098.1-2
3、010)u 螺栓的性能等级标号会印在其头部，一般用X.Y表示uX*100=此螺栓材质的公称抗拉强度值，单位：MPauX*100*(Y/10)=此螺栓的屈服强度值，单位：MPau 性能等级分3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等10余个等级u 高强度螺栓：指的是性能等级为8.8级及以上的螺栓，其材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理（淬火、回火）u 普通螺栓：其余通称普通螺栓，可分为精制螺栓（A、B级：5.6或8.8）和粗制螺栓（C级），性能等级一般为4.6或4.87第7页，共24页。8 8/2222二、螺栓连接原理二、螺栓连接原理u 螺栓连接：螺栓与螺母配合，
4、用于紧固连接两个带有通孔的元件，属于可拆卸连接。u 螺栓连接类型，根据螺杆与通孔的配合程度可分为：u 普通螺栓连接：装配后孔与杆间有间隙，结构简单，装拆方便，可多次装拆，应用较广u铰制孔螺栓连接：装配后无间隙，主要承受横向载荷，也可作定位用孔比螺杆大0.5mm-1mm孔比螺杆大0.3mm-0.5mm8第8页，共24页。9 9/2222二、螺栓连接原理二、螺栓连接原理u 螺栓连接的工作原理u 胡可定律：固体材料受力之后，材料中的应力与应变(单位变形量)之间成线性关系应力应变塑性范围极限抗拉强度螺栓失效破坏点弹性范围屈服强度9第9页，共24页。1010/2222二、螺栓连接原理二、螺栓连接原理u
5、螺栓连接受力分析(一)u螺栓抗剪连接：主要靠螺栓杆与孔壁互相挤压传力u 螺栓抗拉连接：主要靠螺栓紧固后的预紧力u 当被连接构件的刚度较大且螺栓对称布置时，则每个螺栓将平均承担作用在连接处的拉力；当被连接构件的刚度较小时，则连接处翼缘会发生弯曲变形，产生杠杆力。FNF只受剪力只受拉力 剪力和拉力共同作用10第10页，共24页。1111/2222二、螺栓连接原理二、螺栓连接原理u 螺栓连接受力分析(二)u除了剪切力和拉力之外，还会受到：振动、温度、侧向应力（风力、流量、压力等）、负载的改变等其他的一些作用力压力压力侧向应力侧向应力振动振动+/-oC紧固不足紧固不足紧固过度紧固过度螺栓由于振动或循环
6、载荷而松脱垫片接触面损坏没有压紧力法兰转动垫片过度压紧裂纹颈缩11第11页，共24页。1212/2222三、螺栓紧固方法三、螺栓紧固方法u 螺栓紧固方法有三种：u 扭矩紧固法：其原理是扭矩大小和轴向预紧力之间存在一定关系。该紧固方式操作简单、直观，目前被广泛采用u 转角紧固法：旋转角度与螺栓伸长量和被拧紧件松动量的总和大致成比例关系，因而可采取按规定旋转角度来达到预定拧紧力的方法u 屈服点紧固法：理论目标是将螺栓拧紧到刚过屈服极限点应力应变塑性范围极限抗拉强度螺栓失效破坏点弹性范围屈服强度12第12页，共24页。1313/22222022-7-3113第13页，共24页。1414/2222三、
7、螺栓紧固方法三、螺栓紧固方法u 扭矩紧固法u 通过旋转紧固件的螺母部分来对紧固件施加预紧力u 所施加的力矩符合5-4-1规则通过螺杆的拉伸来获得预紧力施加扭矩在螺纹上涂上润滑剂在螺母表面使用润滑剂仅在螺柱/螺栓紧固部分的尾部润滑栓头摩擦栓头摩擦螺纹摩擦螺纹摩擦预紧力预紧力通常情况50%40%10%栓头加润滑45%40%15%螺纹加润滑50%30%20%螺纹有缺陷50%45%5%14第14页，共24页。1515/2222三、螺栓紧固方法三、螺栓紧固方法u 螺栓紧固顺序原则u 按先中间、后两边、对角、顺时针方向依次、分阶段紧固u 一般分两段紧固：第一步拧50%左右的力矩；第二步拧100%的力矩u
8、螺栓末端应露出螺母外13个螺距15第15页，共24页。1616/2222四、螺栓使用注意事项四、螺栓使用注意事项u 1、准备螺栓装配前u 应检查螺栓、螺母是否干净、生锈，有无毛刺、磕碰；u 检查被连接件与螺栓、螺母接触的平面，是否与螺栓孔垂直；u 还应检查螺栓与螺母配合的松紧程度u 2、螺母和平垫圈装配时，螺母和垫圈均反面靠近被连接件u 螺母标有字样的一面为正面，垫圈圆滑一面的为正面u 3、施力操作要领(仅供参考)：螺栓规格螺栓规格d/mm施加扭矩施加扭矩M/N.m操作要领操作要领螺栓规格螺栓规格d/mm施加扭矩施加扭矩M/N.m操作要领操作要领M63.5只加腕力M1671加全身力M88.3加
9、腕力肘力M20137加全身重量M1016.4加全身臂力M24235加全身重量M1228.5加上半身力16第16页，共24页。1717/2222四、螺栓使用注意事项四、螺栓使用注意事项u 4、螺栓连接的防松，关键在于防止螺纹副的相对转动，常见的螺栓放松方法有三种：u 摩擦防松u 弹簧垫片防松u 双螺母防松u 自锁螺母防松u 机械防松u 开口销防松u 止动垫片防松u 永久防松u 冲边法防松u 粘合防松17第17页，共24页。1818/2222四、螺栓使用注意事项四、螺栓使用注意事项u 5、螺栓拆卸常见问题u 拧松管道、阀门的法兰盘螺栓时：u 应先松远离身体的一半螺栓，使残存的油、汽、水从对面排出，
10、以防被喷淋、烫伤u 螺栓有胶水拧不开的情况：u 大多数胶水是有机溶液，可以用香蕉水或酒精浸泡半个小时，或用酒精棉花盖在螺栓上，时间长点，就可将胶水溶解u 螺栓生锈拧不开的情况：u 喷WD-40，等半小时后，喷雾会渗透到螺栓中间溶解锈块u 其他方法：震动、润滑、火烤、电钻u 螺栓滑牙拧不开的情况：u 可用腐蚀性溶液，把螺栓慢慢腐蚀掉，如稀硫酸、盐酸u 金属用酸，塑料用碱18第18页，共24页。1919/2222四、螺栓使用注意事项四、螺栓使用注意事项u 6、螺栓使用常见误区u 以粗代细：u 一些重要联接件，如传动轴、飞轴等，其螺栓多用细牙螺纹u 细牙螺栓螺距和外角较小，具有强度高、自锁性能好等优
11、点，承受冲击、振动和交换载荷的能力强u 用粗牙螺栓代用后，易松动或脱、拆断，造成事故u孔隙不配：u 承受横向载荷和剪切力作用的螺栓（如传动轴螺栓、飞轮螺栓），它们与螺栓孔的配合为过渡配合，装配应结实可靠，又能承受侧向力u 在装配中若不注意检查，螺栓与螺栓孔之间出现较大间隙时仍然安装，结果有可能发生螺栓松动或切断事故19第19页，共24页。2020/2222四、螺栓使用注意事项四、螺栓使用注意事项u 6、螺栓使用常见误区u 加厚螺母：u 错误观点：加厚螺母可以增加螺纹的工作圈数，从而提高联接件的可靠性u 其实螺母越厚，各圈螺纹间的载荷分布越不均匀，越容易导致连接件松动u 一母多垫：(2个)u 有
12、时会出现装配后的螺栓过长现象，于是有人便在一个螺栓上装上许多弹簧垫圈u 在紧固过程中弹簧垫圈受力不均，有的会折断，使螺栓的预紧力下降u 或者产生偏心载荷，降低了螺栓的连接可靠性20第20页，共24页。2121/2222四、螺栓使用注意事项四、螺栓使用注意事项u 6、螺栓使用常见误区u 垫圈过大：(GB/T 97.1-2002 表1中M5M36：垫圈内径大于螺纹大径0.3mm1mm)u 错误做法：由于缺少合适的垫圈，便用内径较大的垫圈代替u 这样螺栓头部下面与垫圈接触面积小，垫圈的承压力或锁止力下降，在振动和冲击载荷作用下，螺栓易松动u 扭矩不符：u 错误观点：认为螺栓应“宁紧不松”，于是便有意
13、识地加大螺栓的拧紧力矩u 造成后果：导致螺栓滑扣，甚至拧断u 错误做法：对于需用扭矩拧紧的重要螺栓，又图省事用活动扳手去拧u 造成后果：因扭矩不足而松动，酿成故障21第21页，共24页。2222/2222四、螺栓使用注意事项四、螺栓使用注意事项u 6、螺栓使用常见误区u 锁止不当：重要螺栓装配后应采取防松装置锁止u 采用开口销锁止时，常见的错误是用过细的开口锁或半片开口锁锁止u 采用弹簧垫圈锁止时，常见的错误是垫圈开口错距过小，失去弹性u 采用锁片锁止时，常见的错误是将锁片锁在螺母的棱角处u 采用双螺母锁止时，常见的错误是将较薄的螺母装在外面，而且拧得不紧u 虚假坚固：u 螺栓、螺母或孔的螺纹内有锈渍、水垢、铁屑、砂粒、毛刺等u 装配前予以清除，在拧紧螺栓时，由于杂质的阻滞作用，表面上扭矩值达到了要求，但实际上连接件并未真正压紧22第22页，共24页。2323/222223第23页，共24页。2424/22222022-7-3124第24页，共24页。
