双螺母防松时螺栓的受载分析

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1、双螺母防松时螺栓的受载分析第35卷2007年第4期论文编号：1001-3954(2007)04-0113-115双螺母防松时螺栓的受载分析*鲁绪芝1金玉萍2张从力31重庆广播电视大学重庆4000522西南科技大学3重庆大学自动化学院摘要：通过对采用双螺母防松螺栓联接拧紧过程的分析，绘制成了一个表述螺栓联接在装配工艺过程中的螺栓、螺母和被联接件的受力变化与其变形与之相应变化的关系的综合力—变形图；然后，利用该综合力—变形图获得螺栓的受力情况及力的大小和确定方法；从而，为螺栓联接采用双螺母防时的强度计算和防松提供理论依据。叙词：双螺母

2、防松螺栓受载分析依其可靠性和拆装的方便，在机械装备中的螺组成的螺纹副中，其螺纹牙的上、下侧面均未受挤栓联接多采用双螺母防松。如图1所示。压，而副螺母与螺栓组成的螺纹副中的螺牙上侧受挤众所周知，压；图2c是副螺母第2个过程拧紧后的状态：主螺螺栓联接采用双螺母防松与单螺母防松的原理是一致的，即“自锁”所不同之处在于双螺母防松效果远高于单螺母防松。究其原因是2个对顶螺母1.椭圆螺栓2.副螺母3.主螺母4.拧紧后，在2个螺筒体5.衬板母与螺栓组成的螺通图1纹副中螺牙侧面受(a)(b)(c)到的轴线方向的压力方向相反，从而当外力使螺纹副图2

3、用中螺牙上的压力减少成为不可能。外力使一方压力减母与螺栓组成的螺纹副中，其螺牙下侧表面受挤压少，而另一方压力必然上升，从而保证了在螺纹副中力，而副螺母与螺栓组成的螺纹副中螺牙上侧面受到螺牙上的总压力不变，也即防松总阻力矩不变。“自更大的挤压力。锁”会得以保证。图3是上述过程螺栓和主、副螺母的受力与变形状态表述的图解。1装配中螺栓联接拧紧分析为了便于分析，参考现场实际，其装配过程本文按如下过程进行阐述：首先是单螺母(即主螺母)的拧紧，然后是副螺母的拧紧。副螺母的拧紧又分为2个过程：第1个过程是副螺母拧紧到使主螺母在螺纹副中的螺牙不受

4、挤压压紧力的状态，这时主螺母相当于一个平垫圈；第2个过程是主螺母在螺纹副中，(a)(b)(c)(d)其螺牙受到所要求的预紧挤压压紧力的图3状态，这一状态中主螺母螺牙上受的压力与原来受的压紧力的方向相反，且达到防松要求。图3a是主螺母拧入，但尚未拧紧，受力和变形图2是上述过程螺纹副中螺纹牙受挤压情况变化均为零，故称为原始态。的图解。图2a是单个螺母拧紧后的状态：主螺母与图3b表示主螺母已经拧紧。螺栓受拉力F，被1螺栓组成的螺纹副中，其螺纹牙上侧面受挤压；图2b联接件(筒体和衬板，下同)同样受压力F，作用位1是副螺母拧紧的第1个过程后

5、的状态：主螺母与螺栓置如图中所示。该状态下，螺纹副中螺牙受挤压状态*作者简介：鲁绪芝，女，四川宜宾人，1964年11月生，副对应于图2a。在F1的作用，螺栓伸长为入L1，被联教授,主要从事机械系统的设计制造研究工作。接件被压缩变形为lb1，变形段为L1。113113Mining&ProcessingEquipment第35卷2007年第4期双螺母防松时螺栓的受载分析图3c表示副螺母拧紧第1过程完毕后的状态。2螺栓联接的力—变形图该状态下，螺纹副中螺牙受挤压状态对应于图2b。副螺母的拧入所出现的力和变形状态与仅是主螺母拧图6是对应图

6、3所示的拧紧过程而绘制的综合力紧后的状态基本一致。不同的只是受力位置和变形段—变形图。发生了变化。螺栓的变形段由L变成了L。主螺母12与被联接件均变成了被压缩件。为消除主螺母与螺栓组成的螺纹副中螺牙之间的间隙并贴紧，也即主螺母不再受螺栓通过与主螺母组成的螺纹副加于主螺母的力F。自然联想到在主螺母与螺栓组成的螺纹副中，1螺栓加于主螺母的力F应由副螺母加于主螺母的F12来代替，也即F=F。而F又通过主螺母加于了被212联接件。需要指出的是：这时力的大小虽然没有改变，然而，由于力作用位置的改变而使变形尺寸改变，即L1变成了L。从而变形仍

7、然发生了变化：螺栓伸长增加2了ΔL，被压缩件变形又(仅是主螺母的变形)增加了2Δl。b2图4是主、副螺母、螺栓及被联接件受力图图6△ABC是描述图3b所示工况，即仅是主螺母111拧紧后的力—变形图。OC表示主螺母的预拧紧后的11力F；OA表示螺栓L段(见图形3a所示)在F作11111用下的拉伸变形lL1；O1B1表示被联接件(对应螺栓L段的压缩变形l；C表示螺栓L段的变形刚度，1b1L11显然有tanaL1=CL1=F1/lL1C表示被联接件的变形刚度，则有b1tana=C=F/lb1b11b1通(a)(b)(c)(d)△ABC是

8、对应图3c所求工况，即是副螺母拧222图4紧的第1个过程完毕后的力—变形图。绘制前有以下阐述：用图3d表示副螺母拧紧第2个过程终结状态，也(1)该工况下，主螺母不再受螺栓通过其与主螺既是整个拧紧过程结束。在该状态下，螺纹副中螺牙母组成的螺旋副加于的