您好!欢迎来到火狐电竞平台官方网站!

24小时服务热线:

 

151- 3000- 3717

  • 产品名称:设计螺栓夹紧长度的理论基础
  • 产品编号:
  • 上架时间:2022-10-01
产品详细介绍

  螺栓从自由状态到紧固时产生预紧力、衰减、受载的整个过程中,螺栓连接中的力和轴向变形可以根据简化的机械弹簧模型来描述。

  在这个模型中,螺栓和被连接件可以被看作是柔度为δs和δp的张力和压力的弹簧。

  这个弹簧的长度取决于被连接件的厚度,也就是螺栓的夹紧长度,螺栓的长度根据夹紧长度和螺母的高度决定的。

  螺栓的直径、螺距、强度等级和拧紧方式确定后,要检查螺栓的夹紧长度是否合理。

  第一,是螺栓的夹紧长度要足够长,使螺栓有较大的长径比之(长度和直径的值)。

  第二,要保证螺栓连接在外力作用下不产生开口。本文解释这两个要求的所涉及的概念和基本原理。

  根据高强度螺栓连接的系统计算指南—VDI2230第一部分中的螺栓的柔度计算模型,螺栓的柔度:

  在VDI2230第一部分中的分析中,被连接件的柔度δp计算模型和计算公式如下:

  lK是夹紧长度,从积分公式中可以看出,夹紧长度lK决定了被连接件的柔度δp,夹紧长度越小,被连接件的柔度越小,刚度Cp=1/δp就越大。

  从螺栓连接点的夹紧体变形区域图和应力分布的极限直径DA.Gr的公式可以看出:

  当夹紧长度lK比较小,DA.Gr有可能小于分界面直径DA,当被连接件分布多个螺栓连接,会造成夹紧体没有重叠,于是被连接件之间没有变形夹紧。

  当夹紧长度lK比较小,夹紧变形体也会很小,所以螺栓和被紧固件储存的变形势能就小,当零件间由于粗糙度和表面涂层在预紧力下产生蠕变时,连接点在承受工作载荷时以及各种不确定的外部因素的影响下,连接可靠性就会很低。

  为了直观地表达上述分析,上图以几何方式显示出了螺栓与被连接件的受力和变形协调关系。螺栓拉伸变形由坐标原点向右量起,被连接件的压缩变形由坐标原点向左量起。

  FM是在装配过程中螺栓产生的预紧力,fSM对应的螺栓变形伸长量。Fk和fPM是被连接件的受到的压缩力和压缩量。

  施加工作载荷FA后,螺栓的受力从原来的FM增至FM+FSA,FSA是螺栓附加载荷,对应的变形量为fSM+fSA。

  于是螺栓受拉时,原来被压缩的被连接件因螺栓伸长而被放松,其压缩变形量也随之减小fPA=fSA,此时被连接件压缩力减至FKR,为残余预紧力。

  根据材料力学的变形协调条件,被连接件在残余预紧力下的压缩总量为fPM-fPA。显然螺栓的受力FS=FKR+FA。

  从上式中可以看出,当被连接件的刚度CP越大,残余夹紧力FKR越小。预紧螺栓连接副工作过程,需要保证足够的残余预紧力,一旦该预紧力为零,被连接间将出现缝隙,摩擦力消失,螺栓会受到直接的轴向拉伸和横向剪切,连接副处于危险状态。

  由被连接件的刚度计算可知,刚度的大小是由夹紧长度lK决定的。为了增加连接的可靠性,夹紧长度lK不能太小。

  在被夹紧件受到偏心载荷或被偏心夹紧时,总的弯曲力矩MBges作用力FA,FS和外工作力矩MB引起。

  从上式可以看出,当夹紧长度越大,弯曲回弹柔度βp就越大,螺栓吸收的弯曲力矩就大,造成螺栓弯曲应力大,所以螺栓的夹紧长度不应该过大。

  在设计实践中,夹紧长度lK是由结构强度决定的,有竞争产品做参考,而且有成本压力,所以夹紧长度很大导致螺栓弯曲的情况还是很少的。

  碰到最多的问题是因为减重而是被连接件的厚度太小而存在风险,用直径很大的螺栓夹持着远小于1倍直径的钢板,当松弛发生的时候,还去加大螺栓的规格,提高轴向拉力,是无法解决问题的。

  对于过小的夹紧长度的连接副,最好的办法是计算螺栓和被夹紧零件的刚度,绘制协调变形曲线,结合工况载荷,验证连接的有效性。

火狐电竞平台官网是一家紧固件采购网紧固件生产厂家,并提供异型紧固件定制服务。