非标螺纹联接的预紧

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预紧能提高螺纹联接的防松能力和疲劳强度，增强联接的紧密性和刚性，从而提高联接的可靠性。-般情况下，使用标准的工具拧紧螺纹联接件时，凭操作者的经验判断鹏程度即可，但对于关键联接或实现特殊功能的非标准联接问题，往往需要进行具体的分析和精确的计算。根据功能要求正确地进行结构设计，合理地确定预紧力的大小，并采取适当的方法进行控制，来提高连接的可靠性。

2螺纹联接预紧及其控制方法2.1螺栓载荷与变形关系研究-个受轴向载荷的螺栓联接，先作用预紧力 Q，然后承受外拉力F。

螺栓未承受外拉力时，仅受预紧力 Q，由于螺栓和被联接件受力后发生弹性变形的原因，螺栓承受外拉力 F时的总载荷 F 并不等于工作载荷 F与预紧力 Q之和，而是工作载荷 F与残余预紧力Q 之和，如图 1所示。

O图 1螺栓 变形协调 图2.2预紧力的确定凡承受拉力的螺栓连接，均需要适当预紧以提高连接的可靠性和紧密性。如果预紧力太小，在冲击、振动、变载荷的作用下，会出现联接松动，或者在正常承载情况下接合面出现缝隙。如果预紧力过大，螺杆静载荷增大，导致联接强度降低，甚至在鹏时就被拉断。

- 般规定螺纹联接的预紧应力crD不超过螺纹联接件材料屈服极限crs的80%；航空航天工程中按 叮b-0.35叮s控制。有关确定预紧力大小的螺纹联接设计准则：a.对于按强度条件(不变形、不断裂)设计的螺栓，应保证螺栓承受工作载荷时的应力小于螺栓材料的许用应力 ；b.对于受横向载荷，接合面不允许相对滑动的联接，要求预紧力要足够大，以靠摩擦传递横向力；c.对于受轴向载荷，接合面不允许出现缝隙的联接，要求残余预紧力 Q >0，-般按下面条件确定 Q。

23鹏力矩与预紧力的关系预紧力确定之后，可按下式估算鹏力矩：M ，IQxlO-3M1M2M3 Q式中：M-鹏力矩，N·m；Q-预紧力，N；d -螺纹中径 ，mm；h-螺纹升角，tghP/('rd )；p-螺距，mm；f-螺母与被连接件支承面间的摩擦系数；B-为螺纹半角；R-螺母承力面外半径，R0.95S/2，S为扳手尺寸，mm；r-螺母承力面内半径，rD/2，D为螺纹公称直径 ，mm。

上式中，Ml：( )Q×10-3是用于产生预紧力 Q的6-效鹏力- lO6-矩，约占lO%M；M2( )QxlO。为克服螺纹联接副螺纹表面的Acos 1摩擦力矩，约占40%M；M2 ； ]Q×10 为克服螺纹联接件与被jL托 -rJ联接件表面间的摩擦力矩，约占50%M。

f主要与结合面的质量(粗糙度、平面度)、垫圈的类型(刚性、塑性1与质量及表面润滑等因素有关。在同样的鹏力矩下，其产生的预紧力受f的影响相差甚大，误差可达到±25%。

2.4控制预紧力的方法螺纹联接的预紧方法要根据行业特点、工程规模 、螺纹联接结构形式等来合理选用，感觉法”主要依赖于操作者的经验，简单、经济但不可靠；力矩法”普遍使用于-般重要联接，精度较高；力矩-转角法”适用于自动化大量装配诚；测量螺栓伸长法”使用费时、费用高，用于特殊要求诚；螺栓预胀法”用于汽轮机等热力机械。

不同应用诚对螺纹联接预紧力精度的要求也有不同，-味追求高精度是不经济的。航空工程中的-般连接采用感觉法”即可满足设计要求，重要的连接部位广泛采用力矩法”--根据预紧力 Q与拧紧力矩 M的关系确定鹏力矩，借助测力矩扳手或定力矩扳鹏。

3爆炸螺栓联接预紧力控制某系统的伞舱-伞筒连接/分离机构(两套)采用了四枚爆炸螺栓。为达到高分离可靠性和低分离冲击，该螺栓的设计强度受到严格限制，并且在使用过程中处于高应力状态。该螺栓原设计轴向拉断力为 600kgf，在地面试验阶段多次出现拧断”问题。为确保飞行试验阶段的连接可靠性 ，经计算分析，将该螺栓设计轴向拉断力提高到 1500kgf，并采用力矩法”对联接预紧力进行控制 ，较好地解决了这- 问题 。

3.1爆炸螺栓轴向载荷根据伞筒在伞舱内的安装结构设计，爆炸螺栓仅承受轴向拉力。在最大偏航角速度下，伞筒相对伞舱会产生较大的离 t4Jn速度；所以确定最大偏航角速度情况”为爆炸螺栓的最大受力情况，此时离心加速度为：arI：1.60式中： -离心加速度；1-旋转半径；fat-最大偏航角速度。

按 m40kg，得 F376kgf，单个爆炸螺栓承受的最大拉力 NF/2188kgf。

3.2预紧力的确定爆炸螺栓受伞筒在飞行中产生的交变载荷，为确保伞筒在伞舱内的安装刚性，必须按伞舱-伞筒接合面的紧密性条件来确定 Q，取预紧系数 v3.0，则 QvN3x188564kgfo可见，预紧力已十分接近原设计的拉断载荷，加之螺栓杆在鹏过程中受拉扭复合应力作用，在与预紧力相对应的鹏力矩下就很容易被拧断”。

3.3鹏力矩的确定根据改进后的爆炸螺栓及其联接结构的有关参数 ，按前面介绍的鹏力矩计算公式可得鹏力矩 M7.12N·m；使用定力扳手按 7N·in进行连接工艺控制，最终保证了该重要连接的可靠性。

4结论与建议对于非标设计，其螺纹联接预紧-般采用感觉法 ，由具备相应资质和具有实际操作经验的操作人员来保证；对于重要联接则宜采用力矩法”，由设计/工艺人员提出具体的预紧装配技术要求，采用定力矩扳手来完成。对需要精确控制的的螺纹联接件，可以按照螺纹联接的实际使用条件进行实验，得到鹏力矩与预紧力的对应关系，并据此确定鹏力矩，必将大大提高对预紧力的控制精度。