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    GB/T16823.2-1997《螺紋緊固件緊固通則》
     

    1、范圍
    本標準的名稱為“螺紋緊固件緊固通則”,所以本標準限于螺紋緊固件的范圍。但是,螺紋緊固件包括的種類、設計選
    用的緊固方法很多,在一個通用規則中不可能完全包括進去,而只能規定通用的方法。因此,本標準適用于典型
    的,也就是通用的“螺栓-螺母連接副”。本標準規定了擰緊螺栓-螺母連接副連接的術語、基本要求、主要關系式
    以及典型的擰緊方法。本標準也適用于螺栓或螺釘擰入機體內螺紋的連接副或者其他外螺紋(專用件)與內螺紋的連接
    副。但是,本標準對自攻螺釘、自鉆自攻螺釘和木螺釘的“螺紋連接體”(由螺紋緊固件和被連接件構成的總體是不適
    用的,對于螺紋連接體中使用彈簧墊圈或彈性墊圈(如:外齒鎖緊墊圈、內齒鎖緊墊圈、內外齒鎖緊墊圈、鞍形彈性墊
    圈等)以及使用有效力矩型螺紋緊固件(如:尼龍鎖緊螺母等)的螺紋連接副也都是不適用的?傊,本標準僅適用于
    影響螺紋緊固件“扭-拉”關系簡單或單純的,典型或通用的螺紋連接副。
    2、術語及符號
    標準表1中給出的術語及其定義和相應的英文名稱,以及表2給出的本標準使用的主要符號及其含義,均等同采用JIS B 1
    083-1990標準。因為JIS標準制定時,相應的英文名稱參考了J.H.BLCKFORD著的《An Introduction to the Design and
    Behavior of Bolted Joints〈螺栓連接件的設計與應用〉》(1981.Dekker發行)的資料,并且,這些與我國現行術語
    大同小異,基本適用,故沒有必要另搞一套。
    3、螺紋緊固的基本要求
    國內外實踐表明,螺紋緊固件的緊固,并不是像有些人想像得那樣,不就是螺絲螺帽嗎?用扳手擰緊就行了吧。螺紋緊
    固的方式方法很多,但是簡單的、常用的還是使用手工扳擰工具進行擰緊,這種緊固手段雖然容易操作,但是,對
    于高強度或者重要的連接緊固中是不行的,也是不允許的,這一點恐怕易被人忽視。因為使用手工扳擰工具
    進行擰緊的方法是無法控制軸向預緊力的,也是會影響螺紋連接體的可靠性,甚至會直接影響整機或工程的性能和質
    量。因此,在螺紋緊固件的連接設計中應該明確提出確切的初始預緊力的指標要求,在裝配工藝或施工規范中,根據設
    計要求,應制訂切實可行的方案,采用合適的擰緊方法,準確控制,來確保設計目標的實施,是非常必要的。在這方面
    鋼結構工程多年來積累了許多經驗。汽車行業在技術引進中,通過通過吸收消化過程,也廣泛地采用了國際先進技術,
    在這方面做了很多基礎研究工作。目前,在各行業中不論是在螺紋緊固件連接緊固的連接理論、檢測試驗、還是現場裝
    配使用研究工作都引起了足夠的重視。所以,標準中對螺紋緊固的基本要求雖然只有一段話,但意義深刻。
    4、螺紋緊固的主要關系式
    從標準圖1中可以看出,螺紋緊固件緊固時,可以根據螺栓承受應力處于屈服點的內或者外的位置,可分為彈性區或塑性
    區緊固。
    彈性區內的緊固扭矩與預緊力的關系,見式1;
    彈性區內的緊固轉角與預緊力的關系,見式6;
    屈服緊固軸力與螺紋應力截面積及其等效直徑的關系,見式7;
    屈服緊固扭矩與屈服緊固軸力的關系,見式8。
    5、螺紋擰緊方法
    選擇螺紋連接的擰緊方法,應該在充分了解各種擰緊方法特性的基礎上,按照設計對初始預緊力離散程度的要求、預緊
    力的大小、使用條件等因素來合理選擇擰緊方法。其中對初始預緊力離散程度的要求,通常用緊固系數(Q)來表示,一
    般也稱之初始預緊力離散度。雖然擰緊工具以及精度的不同,所對應的初始預緊力離散度也是不同的,但是,由于擰緊
    方法的不同,在擰緊時對應的初始預緊力離散度更是不同的,因此,緊固系數是選擇螺紋擰緊方法的一個重要條件。
    標準表3中給出了扭矩法、轉角法及扭矩斜率法三種常用的典型擰緊方法。下面就分別將它們的特點簡單的介紹如下:
    ⑴、 扭矩法
    從標準圖2“緊固扭矩和預緊力的關系圖”中可以看出,扭矩法就是利用扭矩與預緊力的線性關系在彈性區進行緊固控制
    的一種方法。該方法在擰緊時,只對一個確定的緊固扭矩進行控制,因此,因為該方法操作簡便,是一種一般常規的擰
    緊方法。但是,由于緊固扭矩的90%左右作用于螺紋摩擦和支承面摩擦的消耗,作用在軸向預緊力方面僅10%左
    右,初始預緊力的離散度是隨著擰緊過程中摩擦等因素的控制程度而變化的,因而該擰緊方法的離散度較大,適合一般
    零件的緊固,不適合重要的、關鍵的零件的連接。
    ⑵、 轉角法
    從標準圖3“緊固轉角和預緊力的關系圖”中可以看出,轉角法就是在擰緊時將螺栓于螺母相對轉動一個角度,稱之為緊
    固轉角,把一個確定的緊固轉角作為指標來對初始預緊力進行控制的一種方法。該擰緊方法可在彈性區和塑性區使用。
    從標準圖3“緊固轉角和預緊力的關系圖”中還可以看出,Q-F曲線斜率急劇變化時,隨著緊固轉角的設定誤差,預緊力
    的離散度也會變大。因此,在被連接件和螺栓的剛性較高的場合,對彈性區的緊固是不利的;對塑性區的緊固時,初始
    預緊力的離散度主要取決于螺栓的屈服點,而轉角誤差對其影響不大,故該緊固方法具有可大限度地利用螺栓強度的
    優點(即可獲得較高的預緊力)。
    應該注意的是該擰緊方法在塑性區擰緊時會使螺栓的桿部以及螺紋桿部發生塑性變形,因此,對螺栓塑性差的以及螺栓
    反復使用的場合應考慮其適用性。另外,對預緊力過大,會造成被連接件受損的情況時,則對螺栓的屈服點及抗拉
    強度的上限值進行規定。
    ⑶、 扭矩斜率法
    從標準圖4“緊固轉角相對應的預緊力及緊固扭矩圖”中可以看出,扭矩斜率法是以Q-F曲線中的扭矩斜率值的變化作為
    指標對初始預緊力進行控制的一種方法。該擰緊方法通常把螺栓的屈服緊固軸力作為控制初始預緊力的目標值。該擰緊
    方法一般在螺栓初始預緊力離散度要求較小并且可大限度地利用螺栓強度的情況下使用。但是由于該擰緊方法對初始
    預緊力的控制與塑性區的轉角法基本相同,所以,需要對螺栓的屈服點進行嚴格的控制。該擰緊方法與塑性區的轉角法
    相比,螺栓的塑性即反復使用等方面出現的問題較少,有一定的優勢,但是,緊固工具比較復雜,也比較昂貴。

     
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