螺紋預(yù)緊的重要性
絕大多數(shù)螺紋連接時(shí)用螺紋緊固件將兩個(gè)和更多的被連接件夾緊在一起，以抵抗各種外部載荷，使被連接件不分離、不滑移，或者結(jié)合面不泄露。為此，在施加外載荷之前，需要對(duì)螺紋緊固件施加預(yù)緊力，以可靠夾緊被連接件。
螺紋連接的預(yù)緊力將對(duì)螺栓的總載荷、連接的臨界載荷、抵抗橫向載荷的能力和接合面密封能力等產(chǎn)生影響。過大或過小的預(yù)緊力均是有害的，所以預(yù)緊力的大小、準(zhǔn)確度都十分重要，從而使得預(yù)緊力的控制成為螺紋連接的重要問題之一。
對(duì)于螺栓組連接，每個(gè)螺栓的預(yù)緊力應(yīng)該是相同的，不一致的預(yù)緊力將會(huì)使被連接件或墊片翹曲，甚至損壞。如果螺栓組連接中有一個(gè)螺栓不能承擔(dān)設(shè)計(jì)載荷，則整個(gè)螺栓組連接將損壞。
預(yù)緊力的離散性
螺紋緊固件是極普通的零件，但它的形狀復(fù)雜，而且，螺旋副的接觸和潤滑狀態(tài)更是難以預(yù)測與控制，由于其幾何參數(shù)、表面質(zhì)量、潤滑狀態(tài)燈的可變性，導(dǎo)致了預(yù)緊力的離散性。即使在同一天，由同一操作者，用同一工具，以同樣的力矩去擰同材料、同熱處理、同批次的緊固件，每個(gè)緊固件的預(yù)緊力也是不一樣的。這一現(xiàn)象成為預(yù)緊力的離散性。
1.預(yù)緊力的離散度
——一批螺紋緊固件預(yù)緊力的分布范圍和分布狀態(tài)，與預(yù)緊工具、螺紋牙表面狀態(tài)、潤滑方式等有關(guān)。最大預(yù)緊力與最小預(yù)緊力相差多者，即為離散性大。采用離散度來表示預(yù)緊力離散性的大小。
2.影響離散度的因素：
——2.1工具的準(zhǔn)確性 采用液壓螺栓拉伸器進(jìn)行純拉伸，要考慮液壓動(dòng)力源的準(zhǔn)確性，拉伸器本身的準(zhǔn)確性；采用扭矩扳手也會(huì)出現(xiàn)同樣的問題。
——2.2控制的準(zhǔn)確性 選用的控制指標(biāo)，是采用螺紋伸長、拉伸載荷還是扭矩值去控制，例如：采用扭矩扳手考察扭矩時(shí)，由于擰緊力矩與預(yù)緊力為一間接關(guān)系，其本身就存在不確定性，用控制扭矩的方法去控制預(yù)緊力，其結(jié)果也會(huì)出現(xiàn)不確定性。
——2.3操作者的準(zhǔn)確性 即使用了最精確的工具，不同操作者得出的結(jié)果也不會(huì)完全一致，總會(huì)有偏差，必須想辦法減少操作者的錯(cuò)誤。
——2.4應(yīng)力松弛 即使剛開始準(zhǔn)確的預(yù)緊了螺栓連接，也不可能長時(shí)間的保持這樣的預(yù)緊。大多數(shù)螺栓連接，特別是新的連接和裝置有墊片的連接，由于種種原因也會(huì)出現(xiàn)松弛，而且松弛量也是個(gè)不確定的因素。松弛首先對(duì)剛剛達(dá)到預(yù)緊標(biāo)準(zhǔn)的螺栓連接造成損害，使連接的預(yù)緊力不足。
——2.5零件質(zhì)量 只有零件尺寸準(zhǔn)確，硬度合適、狀態(tài)良好方能獲得正確的預(yù)緊。例如：螺栓若硬度不夠，在給定的擰緊力矩下也不可能獲得足夠的預(yù)緊力。 以上因素不可能全部都控制到最佳狀態(tài)，但對(duì)這些問題了解得越多，對(duì)螺栓預(yù)緊力的控制也就越成功。
應(yīng)力初松弛
在螺栓連接中，承受載荷的某些局部若應(yīng)力超過屈服點(diǎn)，則將出現(xiàn)蠕變和流動(dòng)，以減低過大的應(yīng)力。這種局部的塑性變形雖然在預(yù)緊時(shí)已大部分完成，但在使用過程中或多或少還存在著少量變形，這種變形使得螺栓連接中的應(yīng)力下降，這種現(xiàn)象稱為應(yīng)力松弛，應(yīng)力松弛對(duì)螺栓連接是不利的。
預(yù)緊后局部塑性變形中的大部分發(fā)生在使用初期不長的一段時(shí)間里，把這很短時(shí)間里因變形而導(dǎo)致的應(yīng)力下降稱為初松弛。變形達(dá)到一定程度方停止，這時(shí)連接中的應(yīng)力，也就是預(yù)緊力方穩(wěn)定。初松弛可以發(fā)生在螺栓或墊片上，也可以發(fā)生在螺母或被連接件上，不過通常指發(fā)生在零件的局部，例如螺母的第一圈承力螺紋牙上。
發(fā)生初松弛的原因 螺母或螺栓的螺紋牙表面，螺栓頭部和螺母的支撐表面以及被連接件的接觸表面等，都不可能是絕對(duì)平的。即使他們有很小的粗糙度值，微觀上也是凸凹不平的。除了表面粗糙度外，尚存在波紋和形狀誤差。載荷作用后，起初，表面只有少量面積接觸，接觸點(diǎn)上應(yīng)力極大，產(chǎn)生塑性變形，使接觸面積增大，直至應(yīng)力低于屈服點(diǎn)為止。因而在預(yù)緊螺栓時(shí)會(huì)出現(xiàn)局部塑性變形，預(yù)緊結(jié)束，變形本該終止，但實(shí)際上由于外載荷等多種因素，局部繼續(xù)發(fā)生塑性變形，出現(xiàn)初松弛。
除了上述正常原因外，還有下列非正常因素造成初松弛：
——1.螺旋副配合不良
——2.螺紋擰入深度不夠
——3.螺栓連接零件表面硬度不夠
——4.螺母、螺栓頭部或者被連接件支撐面傾斜
——5.螺栓孔過大或過小
——6.墊片松弛
——7.潤滑脂流失。
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