加热法预紧减速机中分面双头螺柱分析及计算

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

Analysis and Calculation Method of Heating Bolt pre-tighten in Gear BoxDENG Xu.shan(Nanjing High Accurate Drive Equipment Manufacturing Group Co.，Ltd.，Nanjing 210012，China)Abstract：This paper introduces some methods of the bolt pre-tighten，and analyzes the defects in the application.The economicand reliable method is put for ward frOm these which are considered comprehensively。

Key words：bolt；pre-tighten；through-hole；heat；extended length0 前言目前国内减速机价格大部分均按其质量为基准计算，在满足使用的情况下，对减速机的结构进行优化设计，减轻其质量，降低生产成本 ，在不降低产品品质，却可以降低价格 ，是所有生产型企业追求的终级 目标。

大型减速机中轴承座处所用双头螺柱也很大，减小双头螺柱预紧空间，就比较有意义，而且对减速机的使用功能毫无影响。因此采取有效方法，既能预紧螺栓又能减少减速机的质量 ，在减速机设计中必须引起重视。

1 双头螺柱的预紧问题描述及分析螺栓常用的预紧方法有力矩法、螺母转角法和螺栓预伸长法。力矩法和螺母转角法需要用专用的扭力扳手，对于大型螺栓还需用液压扳手。而螺栓预伸长法常用液压拉伸器来进行预紧。液压扳手和液压拉伸器价格相对来说比较昂贵 ，而且液压拉伸器所需要的扳手空间比常规扳手大，对于小规格的螺栓可能影响不是很大，对于大规格的双头螺柱，减小其预紧空间往往能使减速机的质量减少的数量级在吨以上。

因大型液压扳手的价格较贵，所以对于大型双头螺柱的预紧常采用螺栓预伸长法。螺栓预伸长法就是通过液力、电力或其他加热：疗式使螺柱预伸长到所要求的变形量，再鹏螺母 ，冷却后螺柱缩短即联接预紧。基于成本考虑，采用加热的方法 ，将螺柱加热使其伸长，而不采用液力拉伸器。如图 1，在双头螺柱的中心加工-个通孔，该通孔的作用是装配时插入电阻丝，从双头螺柱内部加热，使其伸长。但须要控制其伸长量 ，用加热法使螺柱伸长 ，可以通过控制加热温度从而控制其伸长量。

- (髑) (嘲- 堕-· ：a5 0IEI 。f - -"//////j -// /// A 、////// 、图 I实际操作中可用红外线测温仪测量螺柱温度 ，温度达到，其所需的伸长量也就达到了。

2 加热法预紧减速机中分面双头螺柱计算1)双头螺栓伸长量的计算根据胡克定率，在螺柱材料的弹性极范围内，螺柱的伸长量与其所受的轴向载荷成正比，由此螺柱的伸长量计算式(I)为：ALFoL/ES (1)其中：△L-螺柱在拉伸力的作用下伸长量，mln；- 拉伸力，对于双头螺柱可取其公称预紧力，N；- 螺柱材料的弹性模量，MPa；-双头螺柱受力部分等效长度，mln；作者简介：邓绪山(1977-)，男，陕西汉阴人，工程师，大学本科 ，现在南京高精传动设备制造集团有限公司传动设计研究院工作，主要从事冶金等行业大型非标齿轮箱的设计开发。

Machine Building g Automation，J.n 2013，42(3)：4546 ·45·· 机械制造 · 邓绪山 ·加热法预紧减速机中分面双头螺柱分析及计算.s-双头螺柱受力部分等效面积，mm ；双头螺柱在预紧力的作用下，其受力主要由三部分组成，分别为螺柱中间光杆部分长度 ，旋入螺母的螺纹部分等效长度 ：和两螺母间未旋合部分螺纹长度 。如图1中L。a3；对于螺栓螺母都是钢制的双头螺柱， 约等于螺柱的大径；L1a2a4。

因此式(1)可变换为：F o(L1- ) (2)式中：A螺柱光杆部分截面积，mm ；A 螺柱公称应力截面积，mm ；詈(学) ㈤d3d1-H/6 (4)式中：d，外螺纹卸，mm；d：外螺纹中径，mm；出螺纹计算直径，mm；Ⅳ螺纹原始三角性高度 ，mm；对于普通螺纹。

日! P (5)式中：P螺纹的螺距，mm；2)双头螺柱加热温度的计算对于金属材料 ，在-定的温度范围内材料的伸长量与其所受到的温度成正比。

ALtTL (6)其中：△L～螺柱在加热后的伸长量，mm；- 双头螺柱材料的线膨胀系数，10-/C；△ 加热后温度与室温的温差，℃；其含义与双头螺栓伸长量的计算中的 相同，为双头螺柱受力部分等效长度，如图 1，：a3a2a4d，单位为 mm；△可由公式(2)计算 ，所以由式(6)可得 ：AT (7)在实际操作中将空心双头螺柱缓慢加热至 ATT1，1为室温，使螺栓的温度内外均匀，即可使双头螺柱达到所需的伸长量。

3)螺母旋转角度计算在实际操作中可按式(8)方便近似计算：0360 (8)其中： 螺母需要转过的角度，。；△ -螺柱的伸长量，mm；P-螺纹的螺距，mm；操作时需将螺母拧到与被联接件贴紧，可用普通扳手拧到拧不动为止。然后在螺母与被联接件刻-条线，并以这条线为基准，沿螺母鹏方向转过 。，在被联接件上再刻-条线，当双头螺柱加热后将螺母旋转 ，使螺母上的那条线转过的角度大于被联接件上刻的第二条线 ，这样等双· 46·头螺柱冷却后即可达到所需的预紧力。

3 计算实例下面以图 1中双头螺柱为例对上述公式的具体应用进行说明。

1)先算双头螺柱的伸长量M110x6的公称预紧力 ， 为 3 834 900 N；螺柱中间光杆部分长度，L 1 000 mm；旋入螺母的螺纹部分等效长度，L 1 10 mm；与两螺母间未旋合部分螺纹长度，L，：100 mm；螺柱光杆部分截面积 ，A9 498 mm ，螺柱公称应力截面积 ，A 8 560 mm ；弹性模量 E210000 MPa，根据公式(2)4蚍 ㈣ 2 37210000(9- mm △L- ) ·在生产实际中还可以为其考虑 0.1倍 △ 的安全余量，即AL 0.Ix2.372.6 mm。

2)为达到这-伸长量需要的加热温度计算铬钢双头螺柱在 20℃ ～200℃时的线膨胀系数， 1 1.8x10- ℃ ：双头螺柱 受力 部分 等效 长度，L a2a3 d：1 210mm：根据式(7)△Tmi 2.37÷(1 210x11.8×10 )166℃△rm 2.6÷(1 210x11.8x10 )182 oC即螺柱需加热至比环境温度高 166℃ -182℃，注意不要超过双头螺柱的回火温度。

4 结语通过对双头螺柱的多种预紧方法分析，找到-种具有良好的操作工艺性，又有兼顾可靠性，更大好处在于降低企业成本同时提高了竞争力，还不影响产品本身的性能。