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GB/T16823.2-1997《螺纹紧固件紧固通则》 |
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1、范围 本标准的名称为“螺纹紧固件紧固通则”,所以本标准限于螺纹紧固件的范围。但是,螺纹紧固件包括的种类、设计选 用的紧固方法很多,在一个通用规则中不可能完全包括进去,而只能规定较通用的方法。因此,本标准适用于较典型 的,也就是较通用的“螺栓-螺母连接副”。本标准规定了拧紧螺栓-螺母连接副连接的术语、基本要求、主要关系式 以及典型的拧紧方法。本标准也适用于螺栓或螺钉拧入机体内螺纹的连接副或者其他外螺纹(专用件)与内螺纹的连接 副。但是,本标准对自攻螺钉、自钻自攻螺钉和木螺钉的“螺纹连接体”(由螺纹紧固件和被连接件构成的总体是不适 用的,对于螺纹连接体中使用弹簧垫圈或弹性垫圈(如:外齿锁紧垫圈、内齿锁紧垫圈、内外齿锁紧垫圈、鞍形弹性垫 圈等)以及使用有效力矩型螺纹紧固件(如:尼龙锁紧螺母等)的螺纹连接副也都是不适用的。总之,本标准仅适用于 影响螺纹紧固件“扭-拉”关系较简单或单纯的,较典型或通用的螺纹连接副。 2、术语及符号 标准表1中给出的术语及其定义和相应的英文名称,以及表2给出的本标准使用的主要符号及其含义,均等同采用JIS B 1 083-1990标准。因为JIS标准制定时,相应的英文名称参考了J.H.BLCKFORD著的《An Introduction to the Design and Behavior of Bolted Joints〈螺栓连接件的设计与应用〉》(1981.Dekker发行)的资料,并且,这些与我国现行术语 大同小异,基本适用,故没有必要另搞一套。 3、螺纹紧固的基本要求 国内外实践表明,螺纹紧固件的紧固,并不是像有些人想像得那样,不就是螺丝螺帽吗?用扳手拧紧就行了吧。螺纹紧 固的方式方法很多,但是较简单的、较常用的还是使用手工扳拧工具进行拧紧,这种紧固手段虽然容易操作,但是,对 于高强度或者重要的连接紧固中是不行的,也是不允许的,这一点恐怕很易被人忽视。因为使用手工扳拧工具 进行拧紧的方法是无法控制轴向预紧力的,也是会影响螺纹连接体的可靠性,甚至会直接影响整机或工程的性能和质 量。因此,在螺纹紧固件的连接设计中应该明确提出确切的初始预紧力的指标要求,在装配工艺或施工规范中,根据设 计要求,应制订切实可行的方案,采用合适的拧紧方法,准确控制,来确保设计目标的实施,是非常必要的。在这方面 钢结构工程多年来积累了许多经验。汽车行业在技术引进中,通过通过吸收消化过程,也广泛地采用了国际先进技术, 在这方面做了很多基础研究工作。目前,在各行业中不论是在螺纹紧固件连接紧固的连接理论、检测试验、还是现场装 配使用研究工作都引起了足够的重视。所以,标准中对螺纹紧固的基本要求虽然只有一段话,但意义深刻。 4、螺纹紧固的主要关系式 从标准图1中可以看出,螺纹紧固件紧固时,可以根据螺栓承受应力处于屈服点的内或者外的位置,可分为弹性区或塑性 区紧固。 弹性区内的紧固扭矩与预紧力的关系,见式1; 弹性区内的紧固转角与预紧力的关系,见式6; 屈服紧固轴力与螺纹应力截面积及其等效直径的关系,见式7; 屈服紧固扭矩与屈服紧固轴力的关系,见式8。 5、螺纹拧紧方法 选择螺纹连接的拧紧方法,应该在充分了解各种拧紧方法特性的基础上,按照设计对初始预紧力离散程度的要求、预紧 力的大小、使用条件等因素来合理选择拧紧方法。其中对初始预紧力离散程度的要求,通常用紧固系数(Q)来表示,一 般也称之初始预紧力离散度。虽然拧紧工具以及精度的不同,所对应的初始预紧力离散度也是不同的,但是,由于拧紧 方法的不同,在拧紧时对应的初始预紧力离散度更是不同的,因此,紧固系数是选择螺纹拧紧方法的一个重要条件。 标准表3中给出了扭矩法、转角法及扭矩斜率法三种常用的典型拧紧方法。下面就分别将它们的特点简单的介绍如下: ⑴、 扭矩法 从标准图2“紧固扭矩和预紧力的关系图”中可以看出,扭矩法就是利用扭矩与预紧力的线性关系在弹性区进行紧固控制 的一种方法。该方法在拧紧时,只对一个确定的紧固扭矩进行控制,因此,因为该方法操作简便,是一种一般常规的拧 紧方法。但是,由于紧固扭矩的90%左右作用于螺纹摩擦和支承面摩擦的消耗,作用在轴向预紧力方面仅10%左 右,初始预紧力的离散度是随着拧紧过程中摩擦等因素的控制程度而变化的,因而该拧紧方法的离散度较大,适合一般 零件的紧固,不适合重要的、关键的零件的连接。 ⑵、 转角法 从标准图3“紧固转角和预紧力的关系图”中可以看出,转角法就是在拧紧时将螺栓于螺母相对转动一个角度,称之为紧 固转角,把一个确定的紧固转角作为指标来对初始预紧力进行控制的一种方法。该拧紧方法可在弹性区和塑性区使用。 从标准图3“紧固转角和预紧力的关系图”中还可以看出,Q-F曲线斜率急剧变化时,随着紧固转角的设定误差,预紧力 的离散度也会变大。因此,在被连接件和螺栓的刚性较高的场合,对弹性区的紧固是不利的;对塑性区的紧固时,初始 预紧力的离散度主要取决于螺栓的屈服点,而转角误差对其影响不大,故该紧固方法具有可较大限度地利用螺栓强度的 优点(即可获得较高的预紧力)。 应该注意的是该拧紧方法在塑性区拧紧时会使螺栓的杆部以及螺纹杆部发生塑性变形,因此,对螺栓塑性差的以及螺栓 反复使用的场合应考虑其适用性。另外,对预紧力过大,会造成被连接件受损的情况时,则须对螺栓的屈服点及抗拉 强度的上限值进行规定。 ⑶、 扭矩斜率法 从标准图4“紧固转角相对应的预紧力及紧固扭矩图”中可以看出,扭矩斜率法是以Q-F曲线中的扭矩斜率值的变化作为 指标对初始预紧力进行控制的一种方法。该拧紧方法通常把螺栓的屈服紧固轴力作为控制初始预紧力的目标值。该拧紧 方法一般在螺栓初始预紧力离散度要求较小并且可较大限度地利用螺栓强度的情况下使用。但是由于该拧紧方法对初始 预紧力的控制与塑性区的转角法基本相同,所以,需要对螺栓的屈服点进行严格的控制。该拧紧方法与塑性区的转角法 相比,螺栓的塑性即反复使用等方面出现的问题较少,有一定的优势,但是,紧固工具比较复杂,也比较昂贵。 |
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