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圭臬件选用手册(2015版)

日期:2019-10-09 02:50 来源: 标准件零配件

  标准件选用手册(2015 版) 标准件选用手册 目 次 1 紧固件产品分类?????????????????????????????????????1 1.1 按大类分???????????????????????????????????????1 1.2 螺栓连接的分类????????????????????????????????????1 1.2.1 按受力形式分类???????????????????????????????????1 1.2.2 根据安装状态分类??????????????????????????????????1 1.2.3 按产品等级分类???????????????????????????????????2 1.3 按采用产品的螺纹分类?????????????????????????????????2 1.4 按螺栓材料与性能等级分类???????????????????????????????2 1.5 高强度螺栓简单分类??????????????????????????????????2 2 紧固件常用螺纹?????????????????????????????????????2 2.1 基本尺寸???????????????????????????????????????2 2.2 普通螺纹公差与配合的选用???????????????????????????????2 2.3 普通螺纹的标记????????????????????????????????????5 2.4 自攻(含锁紧)螺钉用螺纹、螺杆螺纹??????????????????????????5 2.4.1 自攻螺钉用螺纹???????????????????????????????????5 2.4.2 自攻锁紧螺钉的螺杆 粗牙普通螺纹系列????????????????????????6 3 紧固件的机械性能????????????????????????????????????6 3.1 螺栓、螺钉、螺柱的机械性能 ?????????????????????????????6 3.1.1 适用范围??????????????????????????????????????6 3.1.2 螺栓、螺钉、螺柱的性能等级?????????????????????????????6 3.1.3 材料和热处理、回火温度???????????????????????????????6 3.1.4 螺栓、螺钉和螺柱的机械和物理性能??????????????????????????7 3.1.5 粗牙螺纹最小拉力载荷????????????????????????????????8 3.1.6 粗牙螺纹保证载荷??????????????????????????????????9 3.1.7 细牙螺纹最小拉力载荷????????????????????????????????10 3.1.8 细牙螺纹保证载荷??????????????????????????????????11 3.2 螺母(粗牙、细牙)的机械性能?????????????????????????????12 3.2.1 适用范围?????????????????????????????????????12 3.2.2 螺母 粗牙螺纹的性能等级??????????????????????????????12 3.2.3 螺母 细牙螺纹的性能等级??????????????????????????????17 I 3.3 自攻螺钉??????????????????????????????????????20 3.3.1 金相与硬度?????????????????????????????????????20 3.3.2 机械性能??????????????????????????????????????21 3.4 抽芯铆钉???????????????????????????????????????21 3.4.1 机械性能等级????????????????????????????????????21 3.4.2 机械性能??????????????????????????????????????22 3.5 蝶形螺母 保证扭矩??????????????????????????????????22 4 紧 固件的连接方式选用?????????????????????????????????22 4.1 紧固件的连接特性及基本要求??????????????????????????????22 4.1.1 紧固件连接的受力和传力方式?????????????????????????????22 4.1.2 紧固件连接的失效形式????????????????????????????????23 4.1.3 紧固件连接设计的基本要求??????????????????????????????23 4.2 螺栓连接的预紧????????????????????????????????????23 4.2.1 预紧的目的?????????????????????????????????????23 4.2.2 预紧力的确定????????????????????????????????????23 4.2.3 拧紧力矩??????????????????????????????????????24 4.2.3.1 拧紧力矩的计算??????????????????????????????????24 4.2.3.2 紧固件的拧紧扭矩?????????????????????????????????24 4.2.4 预紧力的控制方法??????????????????????????????????27 4.3螺纹连接的防松????????????????????????????????????27 5紧固件的选用原则????????????????????????????????????27 5.1 正确选择紧固件的外形?????????????????????????????????27 5.2 选用适合的精度等级??????????????????????????????????28 5.3 选择适用的紧固件材料?????????????????????????????????28 5.4 选用合适的表面处理方法????????????????????????????????29 6标准件选用范围及标注??????????????????????????????????29 6.1 标准件分类??????????????????????????????????????29 6.2 标准件明细??????????????????????????????????????29 6.3 标准件的选用范围???????????????????????????????????29 II 前 言 2009 版“紧固件选用手册”,自发布实施以来,规范了要求,减少了品种规格,为公司产品质量的提高和降低成本起到积极的推动作用。随着公司产品平台的扩大以及标准件标准的更新,原手册已不能满足目前设计及开发的需要,特对《紧固件选用手册》进行了修订。主要修订内容如下: 1)更改手册名称为《标准件选用手册》,增加了标准件的分类,并明确公司所用标准件包括紧固件、密封件、轴承三大类; 2)对标准件选用范围及标注示例的列表格式进行了调整,从原来的一个总表更改为按其类别及具体内容的不同分别列表; 3)对原手册所涉及的标准有效性进行确认,同时新增了部分标准件,并对原手册选用范围及标注示例进行了完善; 4)增加了紧固件产品分类、选用方法等内容; 5)突出显示了在满足设计要求情况下,优先选用的标准件,在表 36~表 60 中以涂红的方式表示。 该选用手册主要内容包括紧固件的产品分类、常用螺纹、机械性能、连接方式、选用原则;以及标准件选用范围及标注。手册编写难免有误,望使用人员提出宝贵意见。 本手册由重庆长安跨越车辆有限公司技术中心归口。 本手册起草单位:重庆长安跨越车辆有限公司技术中心手册编写由技术中心提出。 主要编写人:杨宏艳、寮丽华、钟华玉 批 准: 陈 挺 III 1 紧固件产品分类 1.1 按大类分 1)螺栓:螺栓是由各种形状头部与带螺纹的杆部组成的紧固件,需与螺母配套使用。 2)螺柱:又称双头螺栓,是一个全螺纹杆或中间无螺纹的杆。多用于被连接件很厚,又需经常拆装的场合。 3)螺钉:又称机螺钉或螺丝,主要特征是头部制成一字槽或十字槽,用于一个零件很厚,又不需经常拆装的场合,或单向旋紧的场合。 4)螺母:是配合螺栓(或螺钉、螺柱)作连接用的一类带螺孔状紧固件。 5)自攻螺钉:主要用于薄金属板同非金属材料的紧固连接,也可用于非金属板之间的连接 6)垫圈:是配合螺栓、螺钉和螺母使用的紧固件。按用途可分三种:衬垫用、防松用和密封用。 7)挡圈:主要用途是将零件在轴上可孔中定位、锁紧可止退。 8)木螺钉:木螺钉的头部与螺栓、螺钉基本相同,杆部是专用木螺钉螺纹,用于一般金属零件与木质器材之间的紧固连接。 9)铆钉:主要用于不白拆卸的连接紧固中。可分为实心、空心和半空心三种类型。 10)销:是一种光杆定位件。主要用于定位连接与防松,还可作为装 置中的过载剪断件,起到保护主机部件安全的作用。 11)组合件:是将螺栓或螺钉、弹簧垫及平垫,组合成一体,构成在紧固前不会脱落而又相互松动的组合件,其特点是便于进行自动化装配,可提高装配效率和装配质量。 12)焊钉与其他件:焊钉是采用电弧焊方法,把它的一端焊接在各种土木建筑工程中结构上的一类紧固件,用作抗剪件、埋设件或锚固件等。 其他件包括尚未纳入国家标准的行业件或企业标准且很有推广价值的紧固件,如:膨胀螺栓、特殊件、专用件、钢丝螺套防松紧固件等。 1.2 螺栓连接的分类 1.2.1 按受力形式分类 1)受拉螺栓连接:受拉螺栓连接就是螺栓沿轴方向传力的连接。其载荷沿螺栓轴线作用,靠螺栓拉伸传力,与螺母旋合的螺纹参与受力。 2)受剪螺栓连接:受剪螺栓连接是所传载荷垂直于螺栓轴线,靠螺栓杆剪切和挤压传力。 3)受拉受剪连接:所传载荷为受拉和受剪螺栓的综合。 1.2.2 按安装状态分类 1)有预紧力螺栓连接:安装时螺栓螺母要拧紧,要预加不至于松开的力,以保证其紧固,多数连接 1 属于此类连接。 2)无预紧力螺栓连接:安装时螺母不拧紧,在承受工作载荷时螺栓才受力,应用范围小,如起重吊钩、悬挂螺栓等。 3)按产品精度和结构形状分类。 1.2.3 按产品等级分类 螺栓分为 A、B、C 三个等级,A 级最精确。 1.3 按采用产品的螺纹分类 一般采用普通螺纹,GB/T192~GB/T 197-2003 分为粗牙和细牙。粗牙螺纹的牙接触有高度,抗磨损能力强,不易滑扣。细牙螺纹的自锁性能好,螺栓杆部强度高,有利于承受冲击、振动和变载。 1.4 按螺栓材料与性能等级分类 螺栓材料应用最广的是低碳钢和碳钢,对于受冲击、振动、变载的螺栓,采用合金钢,有特殊要求时,采用不锈钢、铝合金、铜合金及钛合金等。 国家标准规定用碳素钢、合金钢螺栓按机械性能分为 3.6、4.6、4.8、5.6、5.8、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9 共 10 个强度等级。6.8 级以下的螺栓用低碳钢或中碳钢制造,不经热处理;8.8-10.9 级螺栓用中碳钢可低碳合金钢并经热处理;12.9 级螺栓用合金钢并经热处理。 1.5 高强度螺栓简单分类 一种新型钢结构连接形式,它具有施工简便,可拆、换、受力好,耐疲劳,不松动,较安全等优点。高强度螺栓连接按其受力状况,可以分为摩擦型连接、张拉型连接和承压型连接三种类型。 2 紧固件常用螺纹 2.1 基本尺寸 普通螺纹直径和螺距见表 1。 2.2 普通螺纹公差与配合的选用 螺纹的配合,不仅决定于公差带的选用,而且决定螺纹的旋合长度。螺纹公差带按短、中、长三组旋合长度给出了精密、中等、粗糙三种精度,选用时可按下述原则考虑: 精密:用于精密螺纹,当要求配合性质变动较小时采用; 中等:用于一般中等精度的螺纹; 粗糙:用于对精度要求不高的螺纹。 螺纹的旋合长度见表 2,螺纹公差带的选用见表 3 和表 4 内、外螺纹公差带的选用,可以任意组合。为了保证足够的接触,完工后的零件最好组合成 H/g,H/h 或 G/h 的配合。对直径小于 1.4mm 的螺纹副,应采用 5H/6h 或更精密的配合。 2 表 1 普通螺纹直径和螺距系列 mm 3 表 2 常用螺纹旋合长度 mm 表 3 内螺纹推荐公差带的选用 表 4 外螺纹推荐公差带的选用 4 2.3 普通螺纹的标记 完整的螺纹标记由螺纹特征代号、尺寸代号、公差带代号及其他有必要做进一步说明的个别信息组成。 螺纹特征代号:用“M”表示; 尺寸代号: 单线 螺距”(粗牙螺纹的螺距不 标注);多线Ph 导程 P 螺距”,如果需进一步表明多线螺纹的线数,可在后面括号内用英语说明。 例如: M10表示公称直径为 10mm,螺距 1.5mm 的单线表示公称直径为 10mm,螺距 1mm 的单线表示公称直径为 16mm、螺距为1.5mm、导程为 3mm 的双线 普通螺纹 公差带代号:由中径和顶径公差所组成,中径公差代号在前,顶径公差带代号在后。如果中径公 差带代号和顶径公差带代号相同,则应只标注一个公差带代号。螺纹尺寸代号与公差带间用“-”分开,下列情况下,中等公差精度螺纹不标注其公差代号。 内螺纹:5H(公称直径1.4mm 时)、6H(公称直径1.6mm 时) 外螺纹:6h(公称直径1.4mm 时)、6g(公称直径1.6mm 时) 例如: M1031-5g6g表示中径公差带为 5g、顶径公差带为 6g的细牙外螺纹 M1031-5H6H示中径公差带为 5H、顶径公差带为 6H 的细牙内螺纹 M10表示中径和顶径公差带为 6g(或 6H)的粗牙外螺纹(或内螺纹) 标记内有必要说明的其他信息包括螺纹的旋合长度和旋向。 旋合长度:包括短旋合长度(代号 S)、中等旋合长度(代号 N)、长旋合长度(代号 L),宜在公 差带代号后分别标注代号,旋合长度代号与公差带间用“-”号分开。中等旋合长度(代号 N)不 标注。 旋向:左旋螺纹应在旋合长度代号之后标注“LH”代号。旋合长度代号与旋向代号间用“-”号分开。右旋螺纹不标注旋向代号。 例如: M831-5g6g-S-LH表示公称直径为 8mm,螺距为 1mm 的单线细牙普通螺纹,其中径和顶径 公差带代号为 5g6g,旋合长度代号为 S,左旋。 M10螺纹为中等精度,其中公差带代号为 6g 或 6H,旋合长度代号为 N 2.4 自攻(含锁紧)螺钉用螺纹、螺杆螺纹 2.4.1 自攻螺钉用螺纹 5 自攻螺钉多用于薄的金属板,如钢板、铝板或铝合金板等之间连接。自攻螺钉螺纹表面的硬度较高,一般要求达到45HRC,特点是螺距尺寸大于普通螺纹,螺纹升角也较大,丝底为一平面。 自攻螺钉用螺纹规格的标记用符号“ST”和螺纹大径(公称值)的“毫米数值”表示,“单位”不标出。例:ST3.5 2.4.2 自攻锁紧螺钉的螺杆 粗牙普通螺纹系列 自攻锁紧螺纹的最大特点是螺杆的轴向截面,具有各自成 120方向的弧形截面螺纹的螺杆。它的整个螺纹也是普通米制螺纹,它的引用端 dp小于螺孔底径,以便顺入工件的内螺纹孔。拧入工件后,由于其旋入的力量,使螺纹产生塑性变形,使三角形凸出部分的金属挤入三角形凹入部分,使螺钉外螺纹和内螺纹牢固的锁紧,达到了防松的目的。 3 紧固件的机械性能 3.1 螺栓、螺钉、螺柱的机械性能 3.1.1 适用范围 适用于由碳钢和合金钢制造,环境温度为 10℃~35℃条件下进行试验时,粗牙螺纹 M1.6~M39、细牙螺纹 M831~M3933 的螺栓、螺钉和螺柱机械性能。 不适用于紧定螺钉及类似的不受拉力的螺纹紧固件。 3.1.2 螺栓、螺钉、螺柱的性能等级 性能等级的标记代号由两部分数字组成: 第一部分数字表示公称抗拉强度的 1/100; 第二部分数字表示公称屈服点(S)或公称规定非比例伸长应力( 值(屈强比)的 10 倍。 3.1.3 材料和热处理、回火温度见表 5。 表 5 材料的性能等级、热处理和回火温度 P0.2)与公称抗拉强度(b)比 6 表 5(续) 3.1.4 螺栓、螺钉和螺柱的机械和物理性能见表 6 表 6 螺栓、螺钉和螺柱的机械和物理性能 7 表 6(续) 3.1.5 粗牙螺纹最小拉力载荷 粗牙螺纹最小拉力载荷见表 7。 表 7 粗牙螺纹最小拉力载荷 8 表 7(续) 3.1.6 粗牙螺纹保证载荷 粗牙螺纹保证载荷见表 8。 表 8 粗牙螺纹的保证载荷 9 表 8(续) 3.1.7 细牙螺纹最小拉力载荷 细牙螺纹最小拉力载荷见表 9。 10 表 9(续) 3.1.8 细牙螺纹保证载荷 细牙螺纹保证载荷见表 10。 11 表 10(续) 3.2 螺母(粗牙、细牙) 3.2.1 适用范围 适用于环境温度为 10℃~35℃条件下进行试验时,粗牙螺纹 D39mm、细牙螺纹 D=8~39mm 规定保证载荷值的螺母机械性能。 不适用于特殊性能要求的螺母。 3.2.2 螺母 粗牙螺纹的性能等级 3.2.2.1 公称高度0.8D(螺纹有效长度0.6D)的螺母,用螺栓性能等级标记的第一部分数字标记;该螺栓应为可与该螺母相配螺栓中性能等级最高的。公称高度0.8D 螺母的标记制度见表 11。 表 11 公称高度0.8D 螺母的标记 12 表 11(续) 3.2.2.2 公称高度0.5D,而<0.8D(螺纹有效长度0.4D,而<0.6D)的螺母,由两位数字标记:第 2 位数字表示用淬硬试验芯棒测出的公称保证应力的 1/100(以 N/mm 计);第一位数字“0”表示这种螺栓螺母组合件的承载能力比淬硬试验芯棒测出的承载能力要小。公称高度0.5D,而<0.8D 螺母的性能等级见表 12。 表 12 公称高度0.5D,而<0.8D 螺母的标记制度和保证应力 N/mm 2 2 3.2.2.3 粗牙螺纹的螺母各性能等级适用的材料及化学成分见表 13。 表 13 粗牙螺纹的螺母材料 3.2.2.4 粗牙螺纹的螺母机械性能见表 14 13 表 14 粗牙螺纹的螺母机械性能 14 表 14(续) 3.2.2.5 粗牙螺纹的螺母保证载荷见表 15 15 表 15 粗牙螺纹的螺母保证载荷 16 3.2.2.6 公称高度0.5D,而<0.8D 螺母的脱扣时螺栓的最小应力见表16 表 16 脱扣时螺栓的最小应力 3.2.3 螺母 细牙螺纹的性能等级 3.2.3.1 公称高度0.8D(螺纹有效长度0.6D)的螺母,用螺栓性能等级标记的第一部分数字标记;该螺栓应为可与该螺母相配螺栓中性能等级最高的,公称高度0.8D 螺母的标记制度见表 17。 表 17 公称高度0.8D 螺母的标记制度 3.2.3.2 公称高度0.5D,而<0.8D(螺纹有效长度0.4D,而<0.6D)的螺母,由两位数字标记:第 2 位数字表示用淬硬试验芯棒测出的公称保证应力的 1/100(以 N/mm 计);第一位数字“0”表示这种螺栓螺母组合件的承载能力比淬硬试验芯棒测出的承载能力要小。公称高度0.5D,而<0.8D 标记制度和保证应力见表 18。 表 18 公称高度0.5D,而<0.8D 螺母的标记制度和保证应力 N/mm 2 2 3.2.3.3 细牙螺纹螺母的各性能等级、材料及化学成分见表 19。 17 表 19 细牙螺纹螺母的性能等级、材料化学成分 3.2.3.4 细牙螺纹螺母的机械性能见表 20。 表 20 细牙螺纹螺母的机械性能 18 表 20(续) 3.2.3.5 细牙螺纹螺母的保证载荷见表 21 19 表 21 细牙螺纹螺母的保证载荷 3.2.3.6 公称高度0.5D,而<0.8D 螺母最小脱扣强度对应的螺栓保证载荷的比率见表 22。 表 22 螺母最小脱扣强度对应的螺栓保证载荷的比率 3.3 自攻螺钉 3.3.1 金相与硬度 20 1)表面硬度:维氏硬度试验按 GB/T 5030 规定。热处理后螺钉的表面硬度应450HV0.3; 2)渗碳层深度应符合表 23 规定。 表 23 自攻螺钉的渗碳层深度 3)芯部硬度:维氏芯部硬度试验按 GB/T 4340.1 规定,热处理后螺钉的芯部硬度应为:螺纹ST3.9;270~390 HV5;螺纹ST4.2;270~390 HV10; 3.3.2 机械性能 1)拧入性能:将螺钉试件拧入试验板内,直至有一扣完整螺纹完全通过试验板。试验板应由含碳量0.23%的低碳钢制成,其硬度应为 (130-170)HV。 2)破坏扭矩:用经标定的扭矩-测量装置,对螺钉旋加扭矩直至断裂。螺钉应能符合表规定的破坏扭矩。按规定进行试验时,自攻螺钉的破坏扭矩应等于或大于表 24 的规定 3.4 抽芯铆钉 3.4.1 机械性能等级 抽芯铆钉的机械性能等级由二位数字组成,表示不同的钉体与钉芯材料组合或机械性能。同一机械性能等级、不同的抽芯铆钉型式,其机械性能不同。机械性能等级与材料组合按表 25 规定。其中,材料牌号及技术条件仅系推荐采用,铆钉制造者可根据实际条件与经验选用其他材料牌号及技术条件。 表 25 抽芯铆钉的机械性能等级与材料组合 21 3.4.2 机械性能 剪切载荷与拉力载荷:抽芯铆钉的最小剪切载荷与最小拉力载荷按表26 规定 表 26 抽芯铆钉的最小剪切、拉力载荷 3.5 蝶形螺母 保证扭矩 蝶形螺母的保证扭矩等级由一位罗马数字组成,仅为代号,而无等级高低之分。适用于国家标准规定的蝶形螺母产品。保证矩按表 27 规定 表 27 蝶形螺母的保证力矩 N.m 4 紧固件的连接方式选用 4.1 紧固件的连接特性及基本要求 4.1.1 紧固件连接的受力和传力方式 所谓连接,从两个被连接件之间有可能产生相对运动来看,就是对这种运动的约束,受力方式有 4 种,有的连接可能同时受到这几种力或力矩的组合,这时,可分别分析各力或力矩对连接中各件的影响, 22 再综合求出总影响。受力方式 4 种为: 作用在连接结合面的平面而使两被连接件有分离趋势的轴向力; 一种是沿连接结合面作用使两被连接件有相对动力趋的横向力; 作用在一垂直于连接结合面内而使两被连接件相对转动趋势的力偶旋转力矩; 作用在一垂直于连接结合面内而使两连接件相对翻转趋势的力偶翻转(倾覆)力矩; 紧固件连接通过不同受力方式承受载荷。载荷传力方式有以下 2 种: 一种是通过被连接和连接件的连接部分的接触直接传力;此时栓杆受到拉伸、剪切和挤压,其 螺纹牙受到压缩、弯曲、剪切和挤压,其头部也同时受到上述力; 另一种是通过连接件接触面的摩擦来传力,而连接件则起到夹压被连接件的作用,以保证接触 面间有足够的正压力。当然,也有连接同时通过两种方式传力。此时,常以其中的一种方式为 主。 4.1.2 紧固件连接的失效形式 紧固件连接的失效形式与传力方式有关。不论是哪一种传力方式,下 面两种失效形式都有可能发生:静连接的一个特征是连接件紧固在一起,所以连接的松动和松脱是一种失效形式。一旦发生松动,连接就不能保证正常工作,最后也可能破坏。在动连接中虽然被连接件没有被紧固而可以相对运动,但连接件仍有可能松动、松脱以致引起连接的失效。 在有密封要求的连接中,由于与被连接件接触面间的压强小于密封容器内的压强而发生液体泄漏,这也是连接的一种失效形式。 4.1.3 紧固件连接设计的基本要求 在紧固件的连接设计中,应满足以下基本要求: 1)紧固件类型和结构,及对多个紧固件的布置,必须适应被连接件的结构形式的材料特性。 2)连接中所采用的紧固件要有足够的承载能力。 3)要有连接装拆的可能性和方便性。 4.2 螺栓连接的预紧 4.2.1 预紧的目的 预紧能提高螺栓连接的可靠性、防松能力和螺栓的疲劳强度,增强连接的紧密性和刚性。较高的预紧力对连接的可靠性和提高被连接件的寿命都是有益的,特别是对有密封要求的连接更为必要。但过高预紧力下,如果控制不得当或偶然过载常会导致连接失败。 4.2.2 预紧力 Qp 的确定 普通结构形式的螺栓螺母连接,由于拧紧螺母时螺栓螺纹部分受有两种应力,即预紧力引起的拉应力和由螺纹力矩引起的扭转剪应力。所以拧紧螺母使螺栓断裂的预紧力一般控制在使螺栓单纯拉伸断裂的拉力的 80% 以下。为了充分发挥螺栓连接的潜力和保证连接的可靠性,螺栓的预紧应力p 应在小于 0.8s 的条件下取较高值,此处s 为螺栓材料的屈服极限。 在一般机械,p=(0.5~0.7)s 23 在航空航天机械,p0.35s 在特殊连接如高强度螺栓摩擦连接,p0.75s 预紧力指标的确定要考虑如下因素:是受拉螺栓还是受剪螺栓,螺栓是否承受变载荷,对连接有无密封要求,安装工具和方法的精确程度如果,连接所在部位是否便于安装等。 一般机械连接,钢螺栓所用的预紧力也可考虑上述因素并参考表 28数据确定 表 28 一般机械连接用钢螺栓的预紧力 4.2.3 拧紧力矩 4.2.3.1 拧紧力矩的计算 拧紧螺栓连接时,一般情况下其拧紧力矩 T 需要克服螺母与被连接件或垫圈支承面间的摩擦力矩(约占拧紧力矩 5%)和螺纹副的摩擦力矩(约占拧紧力矩 40%),由于螺纹斜面受力而产生的阻力矩(约占拧紧力矩 10%)同时使连接件产生预紧力 Qpo 对于公称直径为 d(mm)的螺栓,T(N.mm)与 Qp(N)的关系为: T=Qp[tan(+)d2/2+fc/3(D1-d0/D1-d0)] 螺纹升角; 螺纹副当量摩擦角 d2螺 纹中径,mm fc螺母与被连接件或垫圈接触互压面结合的摩擦系数; D1螺母支承面外径,mm d0被连接件或垫圈孔直径,mm 上式可写为: T=kQpd k拧紧力矩系数,k=1/2[d2/dtan(+)+2fc/3(D1-d0/D1-d0)] 对于 M10~M68 的粗牙钢螺栓,当螺纹无润滑时,粗略计算可用下式: T=0.2Qpd 4.2.3.2 紧固件的拧紧扭矩 3 3 2 2 3 3 2 2 24 螺栓、螺钉和螺柱的拧紧扭矩见表 29~表 32。 表 29 机械性能为 4.6 级的螺栓、螺钉和螺柱的拧紧扭矩 表 30 机械性能为 5.6 级的螺栓、螺钉和螺柱的拧紧扭矩 25 表 31 机械性能为 8.8 级的螺栓、螺钉和螺柱的拧紧扭矩 表 32 机械性能为 10.9 级的螺栓和螺柱的拧紧扭矩 26 4.2.4 预紧力的控制方法 常用方法如下: 1)力矩法:一般采用指针式扭力扳手或预置式扭力扳手,通过控制拧紧力矩来实现控制预紧力。优点是较简单易于实施,费用少,但测得的预紧力值误差大而且分散,一般误差25%。 2)测量螺栓伸长法:应用条件是螺栓伸长须在弹性范围内。 3)扭角法:其原理与测量螺栓伸长法相同,只要将伸长量改为螺母从原始拧紧位置到再旋拧的角度 4)预紧力指示垫圈:利用特制垫圈控制预紧力。 5)应变计法:将特制的电阻应变计作为敏感元件,粘贴在被测螺栓的光杆上,拧紧螺母时,螺栓受预紧力变形,导致电阻应变计的电阻变化,在一定范围内电阻变化与螺栓应变成线性比例关系,由些即可推算出螺栓的预紧力。这种方法精度高,测得预紧力值误差一般为1%;但工艺复杂,费用较高。 此外,对大尺寸螺栓连接还可借助于液压拉伸或电热、蒸汽加热等方法来使螺栓伸长,待拧上螺母,除去外力或冷却后,即可使连接得到设计规定的预紧力。 以上所述,对螺钉连接和双头螺柱连接也基本适用。 4.3 螺纹连接的防松 根据防松原理可分为靠摩擦力、直接锁住和破坏螺纹运动副关系三种。 1)摩擦防松:在螺纹副之间产生一不随外力变化的正压力,以产生一可以阻止螺纹副相对转动的摩擦力。 2)直接锁住:用止动件直接限制螺纹副的相对转动。 3)破坏螺纹运动副关系:在拧紧后采用冲点、焊接、粘结等,使螺纹副失去运动副特性而连接成为不可拆连接。 常用螺栓连接防松方法,对螺钉连接和双头螺柱连接也适用。 5 紧固件的选用原则 5.1 正确选择紧固件的外形 1)六角头:这类产品中还有凹穴、带台、带孔、带凸台、带法兰面等型式;该类头形有较高的力学性能,便于扳手拧紧,可施加较大的拧紧力矩,应用较广;支承面带凸台或法兰面,具有垫圈作用,增大承压面,有较好的防松性能;可用于钢结构件及重要主机结构的连接。 2)方头:头部面积大,便于扳手拧紧或止转动,可施加很大的拧紧力矩,产生较大的预紧力,不易拧秃;多用于比较粗糙或经常拆装的结构上,但不宜用于运动的部件。 3)盘头:头部尺寸较小,头部有一字槽、十字槽等,多用于低强度、低施拧力矩的产品,一般用于家用电器等尺寸不大的主机产品。规格多在M10 以下,M6 以下用的更多。 4)半圆头、扁圆头:方颈和带榫的作用是固定螺杆,而旋拧螺母进行紧固金属件的连接;开槽的半圆头螺钉多用此类头形,用于空间较小受力不大的场合。扁圆头高度较小,外径较大,多用于薄壁零件板结构的连接与固定。 5)沉头、半沉头:主要用于主机平面要求平滑,外形美观或内部结构不允许螺栓头部凸出的部位,有的头部下有方颈或榫,可防止旋拧螺母时钉杆转动。螺钉头部有一字槽、十字槽,其直径规格都较小, 27 直径多在 M10 以下。 6)内六角和花形角头:其作用和使用场合同沉头的作用相同,但强度和拧紧力矩都比沉头高。 7)紧固件的杆部末端型式约有 10 多种,主要有:搓制形成末端、倒角端、锥端、截锥端、平端、凹端、圆柱端、刮削端、断颈端、尖端等。不同的端部用途不同:一般用途只考虑拧入顺利,不损坏螺纹即可;而锥端、圆柱端等主要是紧定螺钉采用,可用于转动零件的定位和增大传递载荷能力等。刮削端和尖端是自攻螺钉和自钻螺钉的末端。断颈端是扭剪型高强度螺栓的末端,在选用时可从上述方面选用不同的品种。 5.2 选用适合的精度等级 一般使用的螺栓、螺钉、螺母分为 A、B、C 三个产品等级;A 级最精密,B 级次之,C 级是粗糙级。连接精度要求高,受冲击较大,振动或变载荷的重要主机应选用 A 级。厂房等钢结构连接可选用 C 级。 5.3 选择适用的紧固件材料 1) 所选材料应满足使用要求,即材料的力学性能:静强度、疲劳强度、刚度、屈服点、蠕变极限和持久强度,以及质量等应能满足连接的性能要求; 2) 所选材料应在制造的各个阶段便于加工和装配,有良好的工艺性; 3) 所选材料应满足经济要求,除价格外,还应考虑到有关消耗,如仓 储与运输费用等。 选择材料还需要注意螺栓与螺母材料的匹配,螺钉与被连接件材料的匹配。一般情况下,螺栓、螺母不使用同一牌号材料,螺母材料的性能略低于螺栓材料,两者的硬度差(20~30)HBV。 螺纹紧固件使用的材料有三大类,即钢、非铁金属和非金属,常用材料特点及应用见表 33 28 5.4 选用合适的表面处理方法 有以下 7 种处理方法供选用,见表 34 6 标准件选用范围及标注 6.1 标准件分类 本手册中涉及的标准件分类如下: 1)紧固件:包括螺栓、螺钉、螺柱、螺母、垫圈、挡圈、销、键、铆钉、环箍、夹片等; 2)密封件:包括 O 形密封圈、塞片等; 3)轴承件:常用的为滚动轴承,包括深沟球轴承、圆锥滚子轴承、滚针轴承等。 6.2 标准件明细 本手册所涉及标准件明细、选用范围及标记示例所在表序号的具体情况见表 35。 6.3 标准件的选用范围 标准件的选用范围及标记示例按表 36~表 60 的规定执行。 注 1:表中规格加“_”的表示原为非标件,经公司选用后按标准件使 用 注 2:表中规格加“()”的表示标准中有规定,但不推荐使用 注 3:表中规格字体倾斜的,表示虽为标准件,但不在通用长度范围内,不推荐使用 注 4:标记示例要求写清标准件的代号及名称的主体全称,且不能有空格 29 表 35 标准件明细和选用范围及标记示例所在表序号 30 表 35(续) 31 表 35(续) 32 表 35(续) 33 表 36 螺栓的选用范围及标记示例 34 表 36(续) 35 表 36(续) 表 36(续) 表 36(续) 表 37 螺钉的选用范围及标记示例 表 37(续) 39 表 37(续) 40 表 37(续) 表 38 螺柱的选用范围及标注 41 表 38(续) 表 39 螺母的选用范围及标注 42 表 39(续) 43 表 39(续) 44 表 39(续) 45 表 39(续) 46 表 39(续) 47 表 40 螺塞的选用范围及标注(-) 表 41 螺塞的选用范围及标注(二) 表 42 垫圈的选用范围及标注(一) 表 43 垫圈的选用范围及标注(二) 49 50 表 44 垫圈的选用范围及标注(三) 表 45 垫圈的选用范围及标注(四) 表 46 垫圈的选用范围及标注(五) 表 47 挡圈的选用范围及标注 表 47(续) 53 表 48 铆钉的选用范围及标注 表 48(续) 54 表 49 销的选用范围及标注 55 表 49(续) 表 50 环箍的选用范围及标注(一) 57 表 51 环箍的选用范围及标注(二) 58 表 52 键的选用范围及标注 表 53 夹片的选用范围及标注 59 表 54 密封圈的选用范围及标注(一) 表 55 密封圈的选用范围及标注(二) 60 表 56 直通式滑脂嘴选用范围及标注 表 57 弯颈式滑脂嘴选用范围及标注 表 59 常开式通气塞的选用范围及标注 61 表 60 滚动轴承的选用范围及标注 62

标准件零配件

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