螺栓連接的選用

螺栓連接的選用緊固件由于體積小、種類多，又是為主機配套的小零件，常常被人忽視。有人說“不就是螺絲螺帽嗎？拿過來擰上就行了，哪有那么多說道?！逼鋵嵅蝗?，緊固件雖小卻很重要，缺了它，小到眼鏡，大到飛機，只能是一堆零部件而已，如若選用不當，還會出現(xiàn)機械故障和人身事故。因此，對緊固件的選用成了使用者和設計者關注的問題，尤其是飛機、火箭、汽車、火車等運載工具和大型工程更是如此。

現(xiàn)在看來，選用緊固件不單是使用者和設計者的事，而其選用的標準、要求，就是對制造者的標準要求，只有制造者生產的緊固件符合選用者的要求，你的產品才能被選用。因此，此欄目對供需雙方都是有用的，從本期起連續(xù)刊登“緊固件選用指南”歡迎緊固件的制造者、使用者、設計者撥冗一讀，從中受益。

螺栓是應用廣泛的可拆連接緊固件，一般與螺母配套使用。由于螺栓連接具有易裝拆可重復使用的特點，因此應用非常廣泛。但其缺點是在振動、沖擊、載荷變動和溫差過大的情況下，螺栓連接往往會產生松動而導致機械故障。因此在選用螺栓連接時，除考慮螺栓的材料、性能以及特點、用途外，還應考慮如何防松問題，這也是螺栓選用的重要方面。而對于重要的螺栓連接，還應規(guī)定需要的預緊力或擰緊力矩的大小，因為這關系到螺栓連接的可靠性。

一、螺栓連接的預緊

1、預緊的目的

預緊能保證螺栓連接的可靠性，提高防松能力和螺栓的疲勞強度，增強連接的緊密性和剛性。大量的試驗和使用經驗證明：較高的預緊力對連接的可靠性和被連接件的壽命都是有益的，特別是對有密封要求的連接更為必要。但過高的預緊力，如果控制不當或過載常會導致連接失效。

2、預緊力Qp的確定

普通結構形式的螺栓螺母連接，由于擰緊螺母時螺栓螺紋部分受到有兩種應力，由預緊力引起的拉應力和由螺紋力矩引起的扭轉剪應力。所以擰緊螺母使螺栓斷裂的預緊力一般為使螺栓單純拉伸斷裂的拉力的80%以下。

為了充分發(fā)揮螺栓連接的潛力和保證連接的可靠性，螺栓的預緊力σp應在小于0.8σs的條件下取較高值，此外σs為螺栓材料的屈服極限。

在實踐中，或按經驗數(shù)據(jù)，或按所取預緊應力σp應取值，或根據(jù)連接工作時應具有的殘余預緊力或摩擦力來定出連接需要的預緊力大小。對于受拉螺栓連接，σp的取值如下：

在一般機械，σp=（0.5~0.7）σs；

在航空航天機械，σp≈0.35σs；

在特殊連接如高強度螺栓摩擦連接，

σp≈0.75σs；

預緊力指標的確定要考慮如下因素：是受拉螺栓還是受剪螺栓，螺栓是否承受變載荷，對連接有無密封要求，安裝工具和方法的精確程度如何，連接所在部位是否便于安裝等。

一般機械連接，鋼螺栓所用的預緊力也可考慮上述因素并參考下表數(shù)據(jù)確定。

航空航天機械連接螺栓的預緊力按HBO-63-86確定。

對于重要的螺栓連接，在產品裝配圖樣中應注明預緊力或擰緊力矩指標，安裝時要采取措施嚴格控制。

二、螺栓連接的防松

螺紋連接的不足之處就是在變載、振動和沖擊作用下，以及工作溫度變化很大時可能松

選用螺栓組連接時，要選擇好螺栓的數(shù)目和安排好各個螺栓的位置。對于具有對稱性的被連接部分，螺栓的布置也應有對稱性；對于非對稱性的被連接部分，則要根據(jù)結構和力流的流向而相應地安排傳力點。

不論被被連接部分和螺栓的布置有無對稱性，都盡可能使需要傳遞的工作載荷——拉力或剪力這螺栓組的形心位置線，也就是通過被連接部分在力矩作用下的旋轉或翻轉趨勢時所繞的軸線。螺栓的形心盡可能與連接接合面的形心重合。

一般情況下，螺栓組連接中各個螺栓的材料和規(guī)格尺寸都相同。對于不受結構限制的非對稱性螺栓組，或各個螺栓受力相差甚大的螺栓組，有時根據(jù)受力情況采用不同材料和規(guī)格尺寸的螺栓，例如般空航天結構中某些構件和軸銷支座的螺栓組連接。

螺栓組中各個螺栓的布置還應考慮螺栓孔（包括凸臺或沉頭座）加工和連接裝配的方便。

螺栓連接中，各個材料和規(guī)格尺寸相同的螺栓，要用相同的預緊力擰緊，并應按合理的順序擰緊各個螺栓，以保證被連接部分接合、貼緊和受壓均勻。

對于重要的連接，應規(guī)定需要的預緊力或擰緊力矩的大小，并在擰緊連接時嚴格控制。應多采用先進、準確的控制預緊力的裝配工具和測量方法。

每個螺栓連接都應有防松措施。防松的要領在于防止螺紋副的初始相對轉動，而不是防止螺母或螺本對于被連接部分的轉動。必要時，可采用雙重防松措施。

在螺母處應有足夠的扳手空間。螺栓頭部處也應有足夠的扳手空間或特殊的結構，以便在擰緊連接時將頭部扭緊；或者采用在螺栓端部扭緊的方法，對于處于不甚開敞處的連接，更需要考慮安裝和擰緊的可能與方便。

連接中螺栓的間距和連距，其最小值和最大值，都應按選用規(guī)范和經驗規(guī)定。

螺栓螺紋部分在螺母支承面以下的余留長度和伸出螺母的長度，都應按標準。在受拉螺栓連接，要有一定的余留螺紋。在受剪螺栓的連接，此余留螺紋的長度應盡可能小，可以采用補償墊圈容納螺紋收尾，以使被連接部分的孔壁全長都與螺栓桿接觸，在傳遞橫向力的受剪螺栓連接，沿傳力方向的螺栓不宜超過6個，以免各個螺栓受力不均。

在傳遞旋轉力矩的受剪螺栓組連接和傳遞翻轉力矩的受拉螺栓組連接，合理安排螺栓位置有可能使各個螺栓受力相差不過大，使受力最大螺栓的工作剪力或接力小些。

對于受剪螺栓連接