关于紧固件最常见的两个问题是“何时应该使用细螺纹紧固件?”以及“扭矩是施加在螺母上而不是螺栓头上更好吗?”许多不同的因素会影响这些决定,但这里有一些基本的答案。



什么时候应该使用细螺纹紧固件?

对于给定的紧固件直径,随着螺距的减小,螺栓的抗拉强度增加,因为应力区域(螺栓螺纹部分的最小横截面)变得更大。对于标准螺距差,这一增量约为12%。

随着螺距的减小,螺纹的螺旋角减小,抗振动松动性能有所提高。原因类似于当山变平时,雪橇需要更多的努力才能移动。

另一方面,更细的线程增加了交叉线程的可能性,并花更多时间插入,因为它们需要更多回合。不过,有人可能会说,优点大于缺点,那么为什么细线不是更受欢迎呢?

更广泛使用的许多障碍是非技术性的。首先,在组装或维护环境中,细线程和过程线程的组合总是会导致交叉使用,而由此产生的问题通常是破坏性的和昂贵的。其他孤立的缺点可能是可用性和较高的部件成本。在许多情况下,这种选择根本就没有被考虑过。

那么,什么时候应该使用细螺纹紧固件呢?最明显的答案是在重量和尺寸是工程决策的主要驱动因素的应用中。例如,飞机引擎使用细螺纹紧固件,完全是因为在相同的尺寸和重量下增加的强度超过了所有其他考虑因素。

一些厂家错过了用细螺纹紧固件改进产品的机会。好的应用是在低到中等产量的高度工程化产品,功率密度、重量或尺寸是关键。

请记住,使用更高容量的紧固件不会自动实现它们的好处。联合测试和制造能力是必要的,以确保他们的利益实际实现。

对螺母施加扭矩比对螺栓头施加扭矩更好吗?为什么?

在通螺栓连接中,通常最好是转动螺母而不是螺栓头。其中一个关键原因是螺栓扭矩的影响。

当一个螺纹紧固件通过螺母或紧固件本身的旋转而被拉紧时,在其柄中会产生扭转应力。这如何影响螺母和头部的问题可以用一个假设的应用程序来说明,放大螺栓扭转的影响。

想象一下,用0.25英寸(M6)不锈钢螺栓将两块2英寸厚的钢板固定在一起。如果螺栓头被转动和螺母被约束,可以想象,一个长细长螺栓和高螺纹摩擦的组合将导致螺栓在施加扭矩时明显扭曲。事实上,由于高扭转应力被添加到螺栓伸长产生的拉应力中,螺栓会在预期的螺栓拉伸强度达到夹紧载荷之前就失效。

请记住,已公布的紧固件材料的强度是基于纯拉伸载荷。扭转与拉伸的结合降低了螺栓的承载能力。如果螺栓头而不是克制和螺母旋转,这个联合配置仍然会导致高水平的扭转应力,虽然不是在第一个例子一样伟大,因为使用螺母的扭矩应用更直接“风”不像螺栓。

然而,通过改变关键变量,如界面上的相对摩擦或螺栓的长径比,输入扭矩和由此产生的夹紧载荷之间的关系可以发生显著变化,从而使转动机头或螺母产生有效的相同结果。那么,为什么拧螺母更受欢迎呢?因为,旋转螺母可以消除部分扭转应力,并从螺栓头部的螺纹远程施加扭矩所产生的能量。这反过来又会导致更可预测和潜在更高的夹紧负荷。

扭转应力降低了螺栓的张力,在拧紧过程中可以实现所有应用,不仅仅是这个极端的例子。幸运的是,这种损失通常被一个事实所抵消,即紧固件通常比最低规格强10%到20%。作为一个参考点,我们已经看到螺栓在拧紧时的屈服,在夹紧载荷低于最小证明载荷时,螺母系数(K系数)约为0.18或更高。

如果您有一个螺栓连接问题,您认为其他ASSEMBLY读者也有这个问题,请与我联系,我将在以后的专栏中解决这个问题。一个