多螺栓联接广泛用于工业设备、结构与产品安装中,其拧紧均匀度会直接关系到构造的承载能力和使用期限。有多螺栓连接中,螺孔精度(如垂直角度和中心距的偏差)是决定拧紧均匀度的重要因素。本文以螺孔精度的视角,剖析其对于多螺栓联接受力均匀性的影响,并探讨改进方案。1.多螺栓连接中的承受力分布于理想情况下,多螺栓连接中每一个螺栓应受力均匀。但是,因为尺寸误差或安装里的偏差,螺栓的支承通常并不匀,甚至会出现某些螺栓负载或卸载掉的现象。这种情况不仅降低了总体联接的稳定性,还会加快螺栓的疲劳失效。
2.螺孔精度对拧紧匀称性的影响2.1 螺孔竖直度的影响螺孔垂直角度偏差也会导致螺栓在扭紧后产生横向力,使螺牙接触面积受力不均匀。
偏差原理
:当螺孔中心线歪斜时,螺栓的径向力会分解为径向份量和轴向份量,轴向份量增强了螺牙齿合处部分负载,导致局部应力。
影响程度
:依据有关研究,螺孔垂直角度偏差超出 0.5° 时,螺栓的轴向力遍布有可能出现超出 20%的偏差。
2.2 螺孔中心距产生的影响螺孔中心距偏差会直接导致螺栓拼装时候的移位,提升安装难度系数,与此同时危害受力均匀性。
偏差原理
中心距过大时,螺栓必须倾斜安装,造成额外应力;中心距过钟头,螺栓可能会产生过紧干预相互配合,造成过大轴向力。
影响程度
实验证明,螺孔中心距偏差超出 0.2 mm 时,螺栓的轴向力遍布很有可能失调,最少承受力与较大受力的差别可以达到 30%。
3.螺孔精度的设计和加工要求为了保证多螺栓相连的拧紧均匀度,螺孔的精度设计和生产加工必须满足更高要求。
3.1 精度规范螺孔的平整度和中心距一般参照 ISO 286-2 或 ASME B1.1 等国家标准,在其中提议加工尺寸公差如下所示:
垂直角度偏差保持在 0.1 mm/100 mm 之内。中心距偏差不得超过 ±0.1 mm(对于高精度联接件)。
3.2 精密机械加工与无损检测技术加工工艺:采用高精度数控车床(如五轴加工中心)开展螺孔生产加工,有助于降低垂直角度和中心距的偏差。
无损检测技术:
座标检测仪(CMM):适合于精准检验螺孔位置和方向垂直角度。
激光测量:适用高精度、更高效的在线监测。
4.提升多螺栓联接拧紧均匀度的思路4.1 螺孔可靠性设计扩张螺孔空隙
:适度扩大螺孔与螺栓之间的缝隙,有助于改善中心距偏差造成的影响。但要注意的是,间隙过大也会降低相连的抗剪性能。
设定导向孔
:有多螺栓连接中加设导向孔,可以有效提高安装精度。
4.2 提升安装步骤逐渐扭紧法
按对角次序逐渐扭紧螺栓,从而减少组装中产生的受力不均状况。
应用液压机拧紧工具
液压拧紧工具能够实现多螺栓同歩扭紧,有效缓解拧紧均匀度。
4.3 采用高精度螺栓产品使用精度更高螺栓(如通过表层处理或特殊加工制作商品)可进一步提升联接特性。
螺孔精度对多螺栓联接件的拧紧均匀度危害明显,尤其是螺孔的平整度和中心距偏差会直接导致螺栓受力的非均匀性。通过调整螺孔生产加工精度、改善安装流程及采用高精度螺栓,可以有效提高多螺栓相连的拧紧均匀度和结构可靠性。
关心一些细节不但能延长螺栓的使用期,还可以大幅提升产品设计品质与实际特性。