液压式紧固螺母(螺栓)的设计电子版本.doc

液压式紧固螺母(螺栓)的设计精品资料学 位 论 文 诚 信 声 明 书本人郑重声明：所呈交的学位论文（设计说明书）是我个人在导师指导下进行的研究（设计）工作及其取得的研究（设计）成果。尽我所知，除了文中加以标注和致谢的地方外，论文（设计说明书）中不包含其他人或集体已经公开发表或撰写过的研究（设计）成果，也不包含本人或其他人在其它单位已申请学位或为其它用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究（设计）所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了致谢。申请学位论文与资料若有不实之处，本人愿承担一切相关责任。学位论文作者签名：刘博 日期：2010/5/20学 位 论 文 知 识 产 权 声 明 书本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：在校期间所做论文（设计）工作的知识产权单位属于西安科技大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文（设计说明书）被查阅和借阅；学校可以公布本学位论文（设计说明书）的全部或部分内容并将有关内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存和汇编本学位论文。保密论文待解密后适用本声明。学位论文作者签名：刘博 指导教师签名：2010年 月 日题目：液压式紧固螺母（螺栓）的设计专业：机械设计制造及其自动化学生： （签名） 指导教师： （签名） 摘 要基于大螺栓联接使用中预紧力不足而导致联接失效的问题，提出并设计了一种超高压液压螺母，对螺母体、活塞体及紧圈等主要组成件进行了结构设计和强度计算，介绍了色标位置的确定，并探讨了组合密封问题。与传统的螺栓预紧工具相比，具有操作简单，使用方便，安全性高等特点。运用它可以很容易地实现螺栓的拉伸和螺母的预紧。关键词：液压；螺母；联接；预紧Subject: Hydraulic Preten sion Method of NutsAbstractBased on the use of the bolt connection inadequate preload link failure caused the problem, and todesign a superIligIl hydraulic nut；of the nut and the tight circle of detroit and other major components of the structural design and strengtIl, a colorlocation setting is introduced，and to explore the combination of sealing problem。Compared with the traditional pretension methods, it has some adwantages such as simplicity of operation，convenient for application and high security.It is easy to stretch and fasten bolts using hydraulic stretching equipment.Keywords：Hydraulic；Nut；Connection；pretension目 录ABSTRACTII1绪论12.1联接简介42.2螺纹联接53.6 4.6 4.8 5.6 6.8 8.8 9.8 10.9 12.962.2.3螺栓联接拧紧、放松的目的和原因72.2.4单个螺栓联接的受力分析和强度计算71)受拉松螺栓联接72为保证联接的紧密性，应保证F1082.受剪螺栓联接9FRDH92.2.5提高螺栓联接强度的措施9(3)减轻应力集中10(4)降低应力幅10(5)选择恰当的预紧力并保持不减退10(6)改善制造工艺103.1螺栓简介112.高强螺栓11（2）摩擦型高强螺栓与承压型高强螺栓113柱脚锚栓124.膨胀螺栓和化学螺栓123.2普通螺栓与高强螺栓的区别133.3螺栓联接的放松机理131.摩擦力防松133.4传统螺栓的缺陷171.传统的放松方法17（1） 安装及拆卸困难17（2） 定位及联接精度低18（3） 应急能力差，延误工期18（4） 经济效益受损184.2 基本结构与原理204.2.1 液压螺母结构204.3材料的选择21 （4-3）24I 当时，由式（4-1）、式（4-2）得254.6.2轴向尺寸及注油孔的确定25注油孔的确定25轴向尺寸的确定264.6.3活塞体设计264.6.4 锁紧螺母的设计284.6.5 密封圈设计29仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢371绪论螺栓连接被认为是机械可拆联接的最主要形式，而普通螺栓联接特别是大螺栓联接，如采煤机各部联接螺栓，通风机与机架或基础螺栓联接，起重机机械底座及各部联接螺栓，金属井架与基础及各部联接等，螺栓的主要失效原因是由于预紧力不足而引起的，因此如何解决预紧力不足已成为亟待解决的问题。1.1几种有效的防松方法1.1.1增加螺栓联接中的弹性伸长量在螺栓屈服之前，螺栓的拉伸变形是弹性变形，伸长量（）与预紧力（）的关系式为：其中是螺栓有效长度；螺栓材料的弹性模量；螺栓的横截面，可见螺栓加载后的弹性伸长量与预紧力和螺栓长度成正比，与螺栓的截面积成反比。螺栓的弹性伸长量愈大，防松效果愈好。由上式可知螺栓伸长量与螺栓有效长度成正比，与螺栓的横截面积成反比。采煤机箱体之间的联接，往往由于两边厚度有限，联接螺栓的长度不能很长，为此可以在两边联接的双头螺栓中间，各加两个套筒以增加联接螺栓的长度。双头螺栓的中段直径，可以取螺纹的底径。在不影响使用的强度下，减小螺栓截面积，从而增加螺栓的弹性伸长量。在振动工况条件下，可取得一定的防松效果，德国的BDW-300L采煤机的螺栓联接大都采用这种结构。目前世界上功率较大的德国EDW450/1000L大功率电牵引采煤机底托架采用了3条长1m左右的液压螺栓联接,螺栓的弹性伸长量达3mm。该采煤机各大部件间采用的4条长达4m的特长液压螺栓联接,螺栓的总伸长量达1011.5mm。由于弹性伸长量特别大，预紧力亦相当高，大大提高了紧固件的防松性能和采煤机的可靠性。1.1.2采用新型垫圈及螺母目前国家标准公布的一般防松垫圈,在采煤机振动工况条件下,防松效果均不佳。这里向大家推荐两种,一种锯齿形防松垫圈副,它是由二片锯齿形垫片组成。锯齿形防松垫圈紧固后,由于垫片两端面有线凸缘及锯齿,从而使螺母不易反向松动,这种防松垫圈结构简单,防松效果远比弹簧垫圈好,在进口英国的AM500采煤机上已有使用。另一种是新型的防松偏心带锥体的对顶螺母，由二个分别带有偏心凹凸圆锥体的螺母组成。在振动工况下，由于预紧后偏心及圆锥体的锁紧效应，防松效果经试验室横向振动试验机上实测及地面和井下振动设备上实际应用，远比对顶螺母及嵌装尼龙螺母锁紧效果好。国内引进的日本DR7575型爬底板薄煤层采煤机上，应用这种防松螺母较多,有一定的防松效果。1.1.3采用高强度螺栓及屈服点拧紧法采用高强度螺栓,因其屈服强度大，可以取得较高的预紧力，从而达到增大防松效果。国际上目前采用紧固件的拧紧法来提高紧固螺栓的轴向预紧力，以达到增大防松效果及提高螺栓拉伸疲劳寿命的目的。在英国SPS-安布内科横向振动试验机上实测横向振动防松效果，当螺栓轴向预紧力由0.25增加到0.45时，防松效果提高13.2倍,当预紧力达到0.75时，防松效果还将大大提高。1.1.4使用扭矩扳手，保证拧紧力矩重要部位的紧固件安装时，均应标明设计安装拧紧力矩，并且通过力矩扳手达到规定的拧紧力矩。以取得良好的防松效果。1.1.5在螺纹牙表面涂粘接剂这种粘接剂不是一般的粘接剂，对称为Threadlocker的螺纹防松粘接剂有特定要求,美国生产有各种规格性能的螺纹防松粘接剂可供选用.选用的粘接剂,其抗剪强度应低于紧固件的抗扭强度,特别是M8以下的小螺栓,否则联接螺栓就不可能拆卸下了。螺纹防松粘接剂提供的最小有效力矩，应不低于没有预紧力时的拆卸力矩。通常有效力矩最好等于拧紧力矩的30%或拧紧后拆卸力矩的40%。螺纹防松粘接剂有液体和固体两种，对大尺寸或不宜用手工涂液体防松粘接剂的，可使用固体防松粘接剂。这种防松粘接剂的防松效果极佳，在振动试验台上试验结果表明，它的防松效果大大优于锁紧垫圈、锁紧螺母、尼龙嵌件锁紧螺母等防松装置。1.1.6采用液压防松螺母锁紧采煤机上各联接部位应用液压高强度防松螺母锁紧，是90年代国外新型采煤机中为提高运行可靠性而采取的一项最新技术。目前国内新型超高压液压防松螺母也已研制成功，并在应用中取得了良好的效果。它由一个带螺母的缸体、活塞体、锁圈（锁紧螺母）和组合密封等组成，活塞体上装有最大可能承受220MPa工作压力的超高压密封,缸体注入高压油后,推动螺母缸体向拉紧螺栓的方向移动,使螺栓产生弹性变形而被拉长。螺栓伸长后，它与锁圈之间产生一个间隙（即弹性变形量），再将锁圈向缸体侧拧紧，锁圈拧紧后，贴紧缸体螺母，阻止螺栓不能回缩，再撤去压力油，从而达到了高预紧力锁紧的防松效果。1.2普通螺母的锁紧与液压螺母的区别普通螺母的锁紧靠转动扳手产生的扭矩来拧紧，大部分的力量（达90%以上）浪费在克服摩擦力上，作用在螺栓上的预紧力很小，常常会造成机械设备联接松动，引起故障。液压螺母是靠液压力直接作用于螺母上而产生高预紧力的装置，它集液压拉紧与螺母功效于一体，解决了由于预紧力不足而造成螺纹联接松动的问题，特别适宜于震动和重载荷工况条件下的螺栓的紧固，以及受场地和安装空间的限制，无法采用液压拉紧装置的场合。液压螺母的出现为解决预紧力不足问题提供了很大的便利与可能，在煤炭、冶金、化工、建筑等行业具有很高的推广价值。2 联接2.1联接简介由于使用、结构、制造、装配、运输等原因，机器中有相当多的零件需要彼此联接。被联接件间相互固定、不能作相对运动的称为静联接。能按一定运动形式作相对运动的称为动联接，如导向平键和导向花键联接、铰链等都是动联接。但在机械设计中，轴承、螺旋传动等习惯上不列在“联接”之内，因此，通常所谓的联接主要是指静联接。可拆的联接不可拆的联接螺纹联接键、花键、销联接楔联接弹性环联接过盈联接铆联接焊联接胶联接联接静联接的分类见表1。除表列的以外，还有成形联接、夹紧联接，也有把弹簧列在联接之内。表2-1 联接的分类可拆的联接是指联接拆开时，不破坏联接中的零件，重新安装，即可继续使用的联接。不可拆的联接是指联接拆开时，要破坏联接中的零件，不能继续使用的联接表2-1所列的可拆联接大多具有双重性，例如平键、花键、联接，因配合不同，紧的可构成静联接，松的可构成动联接。螺纹联接大多用作静联接，能经常装拆，应用最广。采用矩形、梯形、等牙形的螺纹副，常被用作动联接，如螺旋传动。楔联接是一种能快速装拆的静联接。键联接、花键联接、过盈联接、弹性环联接、销联接等都是常用的轴穀联接。铆接、焊接、胶接、都是不可拆的静联接。从传递载荷的工作原理来看，联接又可分为摩擦的和非摩擦的两大类。前者靠联接中配合面间的摩擦来传递载荷，如过盈联接；后者通过联接中零件的相互嵌合来传递载荷，如平键联接。有的联接既可做成摩擦的，也可做成非摩擦的，如螺纹联接。也有联接同时靠摩擦和嵌合来传递载荷，如斜键联接中的楔键联接。设计联接时，除应考虑强度和经济性外，还应考虑使用要求和其他工作条件，如满足紧密性、刚度和定心等方面的要求。联接的强度要力求与被联接件的强度相等，力求联接对各种可能的失效具有相等的抗力等强度设计，这样才有可能使联接中各零件潜存的承载能力都充分发挥。不过由于结构、工艺和经济上的原因，时常不能达到等强度设计。这时，联接的强度由联接中最薄弱环节的强度决定。2.2螺纹联接2.2.1螺栓联接的主要类型常用的螺纹联接件有螺栓、螺柱、螺钉和紧定螺钉等，多为标准件（见标准紧固件）。采用螺栓联接时，无需在被联接件上切制螺纹，不受被联接件材料的限制，构造简单，装拆方便，但一般情况下需要在螺栓头部和螺母两边进行装配。螺栓联接是应用很广的联接方式，它分为紧联接和松联接。紧联接用于载荷变化或有冲击振动，要求联接紧密或具有较大刚性的场合。根据传力方式的不同，螺栓联接分为受拉联接和受剪联接。前者制造和装拆方便，应用广泛；后者杆孔配合精密，可兼有定位作用。螺柱和螺钉联接多用于受结构限制而不能用螺栓的场合。螺钉联接不用螺母，且有光整的外露表面，但不宜用于时常装拆的场合，以免损坏被联接件的螺纹孔。用紧定螺钉联接时，紧定螺钉旋入被联接件之一的螺纹孔中，其末端顶住另一被联接件，以固定两个零件的相互位置，并可传递不大的力或扭矩。在绝大多数情况下，螺纹联接都是可拆的，松联接应用较少。螺纹联接的特点：（1） 螺纹拧紧时能产生很大的轴向力；（2） 它能方便地实现自锁；（3） 外形尺寸小；（4） 制造简单，能保持较高的精度。2.2.2螺纹紧固件的性能等级和材料国家标准规定螺纹紧固件按机械性能分级。螺栓、螺柱、螺钉的性能等级分为十级（见GB3098.1-82）：3.6 4.6 4.8 5.6 6.8 8.8 9.8 10.9 12.9点前数字为/100,点后数字为10（/）。此处为材料的拉伸强度极限，为屈服极限，单位均为MPa。螺栓、螺柱和螺钉的材料可按不同的性能等级选取：3.6低碳钢4.66.8低碳钢或中碳钢8.8、9.8中碳钢或低碳合金钢10.9中碳钢、低碳或中碳合金钢12.9合金钢8.8和8.8级以上的中碳钢、低碳或中碳合金钢都须经淬火并回火处理，其最低回火温度标准中有规定（约为340450）。低碳或中碳合金钢的合金元素为硼、锰或铬。有防蚀或导电等要求时，螺纹紧固件材料也可用铜及其合金以及其他有色金属。近年来还发展了高强度塑料螺栓和螺母。螺母性能等级按螺母高度m不同有两类（见GB3098.282、86）：m0.8D 4 5 6 8 9 10 120.5Dm0.8D 04 05此处D为螺母螺纹直径。性能等级的数字表示螺母材料强度/100值，“0”表示螺母的实际承载能力比后面数字表示的低。螺母材料为中碳钢，最高含碳量4、5、6三级为0.5%，其余各级为0.58%。螺母等级与螺栓、螺柱、螺钉等级之间的相配关系标准中也有规定，如43.6、4.6、4.8，88.8等。2.2.3螺栓联接拧紧、放松的目的和原因原因：在静载荷作用下，螺纹联接能满足的自锁条件为要降低F2，只有减少螺栓的相对刚度，即Cm Cb 2为保证联接的紧密性，应保证F10a.静强度公式：F不变 b.疲劳强度公式：F在0F之间变化因F在0F之间变化，则F2在F0F2之间变应力在max min之间变化 ScaS2.受剪螺栓联接工作室，螺栓在联接接合面处受剪，并与被联接件孔壁互相挤压。联接损坏的可能形式有：螺栓被剪断，螺栓杆或孔壁被压溃。螺栓杆还受弯曲，但在各接合面贴紧情况下不考虑。联接的预紧力和摩擦力在一般情况下可忽略不计。设螺栓所受的剪力为Fs（联接受横向力FR，Fs=FR）,则其强度条件为式中d螺栓抗剪面直径；m螺栓抗剪面数目；螺栓的许用切应力杆孔表面的挤压应力FR,它和表面加工、杆孔配合、零件变形等有关，很难精确确定。计算时，常假设按均匀规律分布，因此联接的强度条件为FRdh式中 h计算对象的受压高度；计算对象的许用挤压应力。2.2.5提高螺栓联接强度的措施(1)均匀螺纹牙受力分配即使是制造和装配精确的螺栓和螺母，传力时其旋合各圈螺纹牙的受力也不是均匀的。为了使螺纹牙受力比较均匀，可改进螺母结构：1） 悬置螺母，使母体和栓杆的变形一致以减少螺距变化差，可提高螺栓疲劳强度达40%；2） 内斜螺母，可减小原受力打的螺纹牙的刚度而把力分移到原受力小的牙上，可提高螺栓疲劳强度达20%；3） 环槽螺母，利用螺母下部受拉且富于弹性可提高螺栓疲劳强度30%。这些结构特殊的螺母制造费工，只在重要的或大型的联接中使用。4） 如果螺母材料软、弹性模量低，例如钢螺栓配用有色金属螺母，则可改善螺纹牙受力分配，提高螺栓疲劳强度达40%。(2)减小附加应力主要指弯曲应力。螺纹牙根对弯曲很敏感，在相当大的拉应力下弯曲应力对螺栓断裂其关键作用。几种减小或避免弯曲应力的措施：a.采用球面垫圈。b.采用斜垫圈。c.采用凸台。d.采用沉头座。e.采用环腰。(3)减轻应力集中螺纹的牙根和收尾、螺栓头部与栓杆交接处，都有应力集中，是产生断裂的危险部位；特别是在旋合螺纹的牙根处，由于栓杆拉伸，牙受弯剪，而且受力不均，情况更为严重。适当加大牙根圆角半径以减轻应力集中，可提高螺栓疲劳强度达20%40%；在螺纹收尾处用退刀槽、在螺母承压面以内的栓杆有余留螺纹等，都有良好效果。(4)降低应力幅螺栓的最大应力一定时，应力幅越小，疲劳强度越高。在工作载荷不变的情况下，减小螺栓刚度或增大被联接件刚度都能达到减小应力幅的目的，但预紧力则增大。减小螺栓刚度的措施有：适当增大螺栓的长度；部分减小栓杆直径或作成中空的结构柔性螺栓。柔性螺栓受力时变形量大，吸收能量作用强，也适于承受冲击和振动。(5)选择恰当的预紧力并保持不减退由于多种因素的影响，螺栓和被联接件的刚度不变，只恰当地增大预紧力，能提高螺栓的疲劳强度，这就是螺栓预紧应力有时高达（0.70.8）的一个原因。为此，准确控制预紧力并保持其不减退是很重要的。(6)改善制造工艺制造工艺对螺栓疲劳强度有重要影响。采用辗制螺纹时，由于冷作硬化的作用，表层有残余压应力，金属流线合理，螺栓疲劳强度可较车制螺纹高30%40%；热处理后再滚压的效果更好。碳氮共渗、渗氮、喷丸处理都能提高螺栓疲劳强度。3 螺栓3.1螺栓简介1.普通螺栓普通螺栓分A、B、C三种。前两种是精制螺栓，较少用。一般说的普通螺栓，均指C级普通螺栓。在一些临时连接及需拆卸的连接中，常用到C级普通螺栓。建筑结构常用的普通螺栓有M16、M20、M24。某些机械工业粗制螺栓直径可能比较大，用途特殊。2.高强螺栓 （1）高强螺栓的材料与普通螺栓不同。高强螺栓一般用于永久连接。常用的有M16M30。超大规格的高强螺栓性能不稳定，应慎重使用。准确的说高强螺栓摩擦型联接与高强螺栓承压型两种形式，高强螺栓种类一般是扭剪型高强螺栓和大六角头高强螺栓两种，扭剪型高强螺栓施工使用长把扳手拧掉梅花头，标志达到规定预拉力。大六角头高强螺栓施工则要使用力矩扳手施加规定预拉力。建筑结构的主构件的螺栓连接，一般均采用高强螺栓连接。工厂出厂的高强螺栓并不分承压型还是摩擦型。（2）摩擦型高强螺栓与承压型高强螺栓1摩擦型高强螺栓以板层间出现滑动作为承载能力极限状态。2承压型高强螺栓以板层间出现滑动作为正常使用极限状态，而以连接破坏作为承载能力极限状态。摩擦型高强螺栓并不能充分发挥螺栓的潜能。在实际应用中，对十分重要的结构或承受动力荷载的结构，尤其是荷载引起反向应力时，应该用摩擦型高强螺拴，此时可把未发挥的螺栓潜能作为安全储备。除此以外的地方应采用承压型高强螺栓连接以降低造价。（3）高强度螺栓摩擦型和承压型连接的区别：高强螺栓连接是通过螺栓杆内很大的拧紧预拉力把连接板的板件夹紧，足以产生很大的摩擦力，从而提高连接的整体性和刚度，当受剪力时，按照设计和受力要求的不同，可分为高强螺栓摩擦型连接和高强螺栓承压型连接两种，两者的本质区别是极限状态不同，虽然是同一种螺栓，但是在计算方法、要求、适用范围等方面都有很大的不同。在抗剪设计时，高强螺栓摩擦型连接是以外剪力达到板件接触面间由螺栓拧紧力所提供的可能最大摩擦力作为极限状态，也即是保证连接在整个使用期间内外剪力不超过最大摩擦力。板件不会发生相对滑移变形（螺杆和孔壁之间始终保持原有的空隙量），被连接板件按弹性整体受力。在抗剪设计时，高强螺栓承压型连接中允许外剪力超过最大摩擦力，这时被连接板件之间发生相对滑移变形，直到螺栓杆与孔壁接触，此后连接就靠螺栓杆身剪切和孔壁承压以及板件接触面间的摩擦力共同传力，最后以杆身剪切或孔壁承压破坏作为连接受剪的极限状态。总之，摩擦型高强螺栓和承压型高强螺栓实际上是同一种螺栓，只不过是设计是否考虑滑移。摩擦型高强螺栓绝对不能滑动，螺栓不承受剪力，一旦滑移，设计就认为达到破坏状态，在技术上比较成熟；承压型高强螺栓可以滑动，螺栓也承受剪力，最终破坏相当于普通螺栓破坏（螺栓剪坏或钢板压坏）。3柱脚锚栓锚栓没有等级，只有材料制粉：Q235和Q345.建筑结构上用锚栓最多的就是柱脚锚栓。柱脚锚栓既不属于普通螺栓也不属于高强螺栓。严格来说，他不属于螺栓。柱脚锚栓一般采用M20或M24。柱脚锚栓的制造标准应该同普通螺栓的制造标准。柱脚锚栓买入的长度应该与其与混凝土之间的摩擦力，还有就是锚栓的形式有关。4.膨胀螺栓和化学螺栓不管是膨胀锚栓还是化学锚栓，均非国际规范中的链接形式，应避免使用这类连接，尤其是重要的连接中。均应采用事先预埋件。膨胀锚栓主要靠膨胀管的张开与砼产生摩擦力来抗拔的。抗拔力的大小与施工工艺关系较大，人为因素较大，抽检做抗拉实验也没用。化学锚栓是采用打孔机打孔成型，将栓杆放入，然后灌入化学浆料以成锚固作用。常见的如慧鱼、喜力得等品牌。膨胀螺栓和化学螺栓，其实都属于锚栓性质。在某些情况下，因为没有事先预埋，就需要用到膨胀螺栓或化学锚栓了。但这种情形应该在设计中努力避免。因为锚栓都应该预埋。例如柱脚锚栓。因为只有这样，才能保证最佳的粘接和受力。而且事后打孔，常常会对砼中的受力钢筋以及砼本身造成损伤。砼规中，对于预埋在混凝土中的构建，都称之为预埋件。根据建设部文件，膨胀螺栓不得用于幕墙。一般新建工程，严禁采用膨胀锚栓，都应该采用预埋。3.2普通螺栓与高强螺栓的区别1.普通螺栓可重复使用，高强螺栓不可重复使用。2.高强螺栓一般有高强钢材制成（45号钢（8.8s），20MmTiB(10.9s)），是预应力螺栓，摩擦型用扭矩扳手施加规定预应力，承压型拧掉梅花头。普通螺栓一般由普通钢材（Q235）制成，只需拧紧即可。3.普通螺栓一般为4.4级、4.8级、5.6级、8.8级。高强螺栓一般为8.8级和10.9级，其中10.9级居多。4.普通螺栓的螺孔不一定比高强螺栓大。实际上，普通螺栓孔比较小。5.普通螺栓A、B级螺孔一般只比螺栓大0.30.5mm。C级螺孔一般比螺栓大1.01.5mm.5.摩擦型高强螺栓靠摩擦力传递荷载，所以螺杆与螺孔之差可达1.52.0mm。6.承压型高强螺栓传力特性是保证在正常使用情况下，剪力不超过摩擦力，与摩擦型高强螺栓相同。当荷载再增大时，联接版间将发生相对滑移，连接依靠螺杆抗剪和孔壁承压来传力，与普通螺栓相同，所以螺杆与螺孔之差略小些，为1.01.5mm。3.3螺栓联接的放松机理螺栓联接采用三角形螺纹时，由于标准螺纹升角比较小，而当量摩擦角较大，联接具有自锁性。在静载荷作用下，工作温度变化不大时，这种自锁性可以防止螺母松脱。如果联接是在冲击、振动、变载荷作川下或工作温度变化很大时，螺栓联接则可能松动。联接松脱往往会造成严重事故，因此设计螺栓联接时，应考虑防松的措施。1.摩擦力防松只要使螺纹副中始终存在着不随螺栓联接载荷大小和方向而变的压力，就会始终有摩擦力矩防止螺纹副相对转动。用摩擦力防松不十分可靠，仅用于防松不严的情况。(1) 弹簧垫圈防松。图3-1装配后垫圈被压平，其弹力能使螺纹间保持压紧力和摩擦力，起到防松效果。(2) 对顶螺母防松。图3-2利用两螺母的对顶作用使螺栓始终受到附加的拉力和摩擦力。由于多川一个螺母，且工作并不十分可靠，目前较少采用。(3) 弹性圈螺母防松。图3-3可在螺纹旋人处嵌人纤维或尼龙弹性垫圈来增加摩擦力，弹性圈同时还起防止液体泄漏的作川。也可在已加工的螺栓表面渡一层以0.03 mm 0.05mm的紫铜，因铜具有较大的线形膨胀系数，塑性好，受热后膨胀，产生附加的径向与轴向压紧力，进而增加摩擦力来防松。有些内燃机的连杆螺栓就采用这种螺栓。这种联接结构简单，防松可靠，但螺栓表面的渡层会因多次拆装而磨损，影响防松效果。且螺栓及螺母形成的是标准螺纹副，螺栓加工工艺复杂，成本较高。 图3-1弹簧 图3-2对顶圈 图3-3弹性圈垫圈防松 螺母防松 螺母防松2.机械防松利用便于更换而又廉价的止动元件，可以直接防止螺纹副的相对转动。这种防松方法，工作可靠，应用很广。(1) 槽形螺母和开口销防松。图3-4槽形螺母拧紧后，用开口销穿过螺栓尾部小孔和螺母的槽，也可以用普通螺母拧紧后再配钻开口销孔。(2) 圆螺母和止动垫圈防松。图3-5使垫圈内舌嵌入螺栓(轴)的槽内，拧紧螺母后将垫圈外舌之一褶嵌于螺母的一个槽内。(3) 单耳止动垫圈防松。图3-6将垫圈摺边用来固定螺母和被联接件的相对位置。(4) 用串联钢丝防松:图3-7这种方法常用于螺钉组的防松，但在穿钢丝时，应注意穿入方向。图3-4槽形螺母和开口销 图3-5圆螺母和止动垫圈 图3-6单耳止动垫圈3.不可拆卸防松旋紧螺母后，在螺纹上用点冲方法来防松，见图3-8。也可将螺母焊在螺钉上。采用粘合法防松时，将厌氧性粘结剂涂于螺纹旋合表面，拧紧螺母后粘结剂自行固化，防松效果良好。见图3-9。以上介绍的是传统的防松方法，其中有些固然可靠，但结构有时很复杂。对既防松可靠又结构简单的螺栓联接防松方法的研究工作一直在进行，防松螺母与螺栓即是。图3-7串联 图3-8冲点 图3-9侧面钢丝防松 防松 焊死防松4.螺母防松(1) 非圆口自锁螺母。螺母的一端制成非圆形收口(图3-10)，拧紧后，螺纹牙的厚度及螺纹直径发生变化，使螺纹副间压紧。这种联接结构简单，防松可靠，可多次装拆而不影响防松性能。(2)开槽锁紧螺母。汽车上很多部位都可采用，常见的是连杆螺栓和曲轴、飞轮连接螺栓上的螺母。图11是BJ492Q发动机上的缸盖螺栓和连杆螺栓上的自锁螺母的结构和作用原理图。缸盖螺栓顶部有6条槽(图3-11(a)。连杆螺栓底部有直径14mm、深lmm的凹孔，顶部有与对角成10的6条槽，(图3-1l(b)。它们不是用来穿开口销的，而是起变形作用的。当按规定力矩拧紧螺母时，螺母支撑表面受到反作用力p，螺母体形成一个弯矩M，它使螺母上半部向里面收缩，紧紧包住螺栓，起到锁止作用。因螺母顶部的槽靠近对角线，因而在拧紧白锁螺母时，必须达到规定的力矩，才有可靠的自锁性。此外，自锁螺母经多次使川后，自锁作用减退.大修时应予更换。(3)防松螺母。在螺母的牙底设置一与轴线成30的承载斜面，与标准螺栓形成螺纹副，紧固后的情况见图3-12。其防松性能良好，但具有方向性，且使用不便。 图3-10非圆口自锁螺母 图3-11开植锁紧螺母 图3-12防松螺母自锁螺5.防松螺栓防松螺栓是在螺栓的牙底设置一与轴线成30的承载斜面，图3-13所示，牙形之外的其它尺寸与标准螺栓相同。它与标准螺母形成螺纹副，紧固后的情况见图3-14。与现行的各种防松方法相比，它既防松可靠，又结构简单。图3-14中P为粗牙普通螺纹的螺距，D、D1、D2为标准螺母的基本尺寸，D为公称直径。d、d2、d1，为防松螺栓的基本尺寸，d2、d1的取值同标准螺栓。标准螺纹副的联接情况见图3-15，称为标准螺栓联接副，简称标准副。螺栓与被联接件的孔壁之间有间隙，螺栓的预紧力口使被联接件相互压紧，当被联接件受横向工作载荷作用时，在被联接件的结合面处产生摩擦力，这个摩擦力将阻止其相对滑动，使螺母在径向将自行平衡。旋紧螺母时，螺母与螺栓旋合部分产生径向扩张力和法向力，从而产生周向摩擦力，同时在螺母和螺栓头与被联接件结合面上产生摩擦力使螺母在周向自行平衡，防止螺栓及螺母松动回转。 图3-13 防松螺栓的 图3-14防松蛆栓与标准螺母牙形构造 联接副中的基本牙形将标准螺栓换成防松螺栓后，旋合情况见图3-16，称为防松螺栓联接副。简称防松副。在相同预紧力Q下，防松螺栓将给螺母以更大的径向扩张力和法向力。当防松副及标准副受到相同的径向激振力作用时，则它们的螺母径向扩张力将有等量的削弱，结果防松副中的残留螺母径向扩张力较标准副中的大。因此，防松副中的螺母径向窜动弱，螺母将不易松动回转。将防松螺栓用于承受剪切力的设备联接的极易松动场合，经长时间连续使用，未发现有松动现象。表明防松螺栓具有很强的防松性能。其结构简单，使用方便，防松可靠。而它的机械性能与标准螺栓的相当，制造成本亦与标准螺栓相当。具有很大的推广使用价值。 图3-15标准螺纹副旋合情况 图3-16防松螺纹副的旋合情况3.4传统螺栓的缺陷1.传统的放松方法（1）摩擦力防松，保证在任何情况下，螺纹副间存在压力，以产生摩擦力，阻止螺纹副的相对转动，如用双螺母锁紧、弹簧垫片、自锁螺母了等。（2）机械防松，如用开口销，止动垫圈、串联铁丝等。（3）永久防松，如用铆冲破坏螺纹等。（4）粘合防松，在螺纹上涂抹紧固胶防松。2.分析传统联接螺栓的缺陷（1） 安装及拆卸困难因为定位精度的要求，螺栓与孔的间隙要求保证在00.03mm，但对于70、长350mm的螺栓孔，现场铰孔精度一般很难达到这种要求，造成螺栓穿进孔时非常困难。这时只能降低精度，放大间隙，这又给安全运行带来隐患；或者强行将螺栓打进去，使螺栓及螺孔遭受破坏，更使得下次拆卸时遇到极大困难。有时为取出一颗螺栓，要花去一到两天的宝贵时间。（2） 定位及联接精度低由于要将螺栓穿入螺孔，则必须留有间隙，这势必会影响联轴节的定位精度。同时，螺栓的紧力是靠人力用大搬手拧紧螺母来获取，很不均匀，也不可靠，使得联轴节两个法兰盘之间本应存在的巨大正压力和静摩擦力难以有效地建立，甚至还出现张口。螺孔间隙和法兰盘张口这两个问题，使螺栓承受巨大的不均匀剪切力，是轴系发生倍频振动的主要原因之一，给机组的稳定性带来很大的危害。（3） 应急能力差，延误工期由于拆卸困难，因而一般情况下不会去考虑解开联轴节，使得轴系找中工作只能在大修时才能实施，对解决调试运行过程中出现的轴系振动问题非常不利。此外，当发生某些较大问题时，必须要解开对轮才能处理。像发电机内部电路短路、氢密封瓦拉伤轴颈等，必须抽出电机转子才能处理，而工期要求非常严格。这时如果拆卸和安装联轴节螺栓影响了工期，则是非常要命的事情。这对于整个电厂，尤其是检修部门的领导和职工，将是一种严峻的考验。通常，普通螺栓影响工期主要表现在以下方面：1)拆卸困难：由于安装的原因；或由于运行过程中螺栓承受巨大的不均匀剪力造成螺栓变形；或由于两个法兰盘之间存在高度差使螺栓别劲；或由于间隙小，螺栓与螺孔之间有咬死点。2)备件供应周期长：因强力拆卸造成螺栓毁损，而库存备件又不充足，必须向厂家订购，周期难以保证。3)螺孔拉毛，给联轴节造成不可逆的损伤，需重新铰孔，要花费时间。4)安装困难，安装过程花费时间较多。即使是计划性大修，因为拆卸和复装联轴节花费很多时间，造成计划被打乱和延误的情况也是经常发生的。（4） 经济效益受损普通联轴节螺栓在拆装过程中极易受到损伤，重新订购其价格可观。安装拆卸过程要动用较多体格强壮的工人，且费工费时，人力成本高。但更重大的损失是时间。4液压螺母4.1概述液压螺母是国外九十年代发展起来的一种新型强力紧固元件，液压螺母经过几年的发展已经广泛应用于发电、石油、冶金、航空、化工及矿山机械等众多重型机械领域。液压螺母所具有的结构特殊性和紧固的优越性已经广泛应用于各个领域的强力防松紧固和强力顶紧及强力连接锁紧，尤其适用于经常拆装场合的强力压紧、强力紧固、强力顶紧等需要，在设备制造、设备安装、设备配套和设备维修方面得到了广泛的应用，并取得用其他方法无法比拟的优良效果。液压螺母的锁紧与普通螺母不同，普通螺母的锁紧是靠转动扳手产生扭矩的来锁紧，大部分的力(达90%以上)消耗在克服螺纹间摩擦阻力上，尤其对于大直径螺纹连接，受人力、工具和作业空间等影响，其预紧力根本达不到设计和安装要求，因此在震动场合螺纹很容易松动。液压螺母是靠液压力直接作用在螺母上而产生高预紧力的，完全改变了传统的螺纹紧固方式，改传统的扭矩锁紧为轴向拉伸锁紧。即使用液压螺母借助于超高