螺栓连接的选用

螺栓连接的选用紧固件由于体积小、种类多，又是为主机配套的小零件，常常被人忽视。有人说“不就是螺丝螺帽吗？拿过来拧上就行了，哪有那么多说道。”其实不然，紧固件虽小却很重要，缺了它，小到眼镜，大到飞机，只能是一堆零部件而已，如若选用不当，还会出现机械故障和人身事故。因此，对紧固件的选用成了使用者和设计者关注的问题，尤其是飞机、火箭、汽车、火车等运载工具和大型工程更是如此。

现在看来，选用紧固件不单是使用者和设计者的事，而其选用的标准、要求，就是对制造者的标准要求，只有制造者生产的紧固件符合选用者的要求，你的产品才能被选用。因此，此栏目对供需双方都是有用的，从本期起连续刊登“紧固件选用指南”欢迎紧固件的制造者、使用者、设计者拨冗一读，从中受益。

螺栓是应用广泛的可拆连接紧固件，一般与螺母配套使用。由于螺栓连接具有易装拆可重复使用的特点，因此应用非常广泛。但其缺点是在振动、冲击、载荷变动和温差过大的情况下，螺栓连接往往会产生松动而导致机械故障。因此在选用螺栓连接时，除考虑螺栓的材料、性能以及特点、用途外，还应考虑如何防松问题，这也是螺栓选用的重要方面。而对于重要的螺栓连接，还应规定需要的预紧力或拧紧力矩的大小，因为这关系到螺栓连接的可靠性。

一、螺栓连接的预紧

1、预紧的目的

预紧能保证螺栓连接的可靠性，提高防松能力和螺栓的疲劳强度，增强连接的紧密性和刚性。大量的试验和使用经验证明：较高的预紧力对连接的可靠性和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。但过高的预紧力，如果控制不当或过载常会导致连接失效。

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到有两种应力，由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为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，螺栓的预紧力σp应在小于0.8σs的条件下取较高值，此外σs为螺栓材料的屈服极限。

在实践中，或按经验数据，或按所取预紧应力σp应取值，或根据连接工作时应具有的残余预紧力或摩擦力来定出连接需要的预紧力大小。对于受拉螺栓连接，σp的取值如下：

在一般机械，σp=（0.5~0.7）σs；

在航空航天机械，σp≈0.35σs；

在特殊连接如高强度螺栓摩擦连接，

σp≈0.75σs；

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何，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下表数据确定。

航空航天机械连接螺栓的预紧力按HBO-63-86确定。

对于重要的螺栓连接，在产品装配图样中应注明预紧力或拧紧力矩指标，安装时要采取措施严格控制。

二、螺栓连接的防松

螺纹连接的不足之处就是在变载、振动和冲击作用下，以及工作温度变化很大时可能松

选用螺栓组连接时，要选择好螺栓的数目和安排好各个螺栓的位置。对于具有对称性的被连接部分，螺栓的布置也应有对称性；对于非对称性的被连接部分，则要根据结构和力流的流向而相应地安排传力点。

不论被被连接部分和螺栓的布置有无对称性，都尽可能使需要传递的工作载荷——拉力或剪力这螺栓组的形心位置线，也就是通过被连接部分在力矩作用下的旋转或翻转趋势时所绕的轴线。螺栓的形心尽可能与连接接合面的形心重合。

一般情况下，螺栓组连接中各个螺栓的材料和规格尺寸都相同。对于不受结构限制的非对称性螺栓组，或各个螺栓受力相差甚大的螺栓组，有时根据受力情况采用不同材料和规格尺寸的螺栓，例如般空航天结构中某些构件和轴销支座的螺栓组连接。

螺栓组中各个螺栓的布置还应考虑螺栓孔（包括凸台或沉头座）加工和连接装配的方便。

螺栓连接中，各个材料和规格尺寸相同的螺栓，要用相同的预紧力拧紧，并应按合理的顺序拧紧各个螺栓，以保证被连接部分接合、贴紧和受压均匀。

对于重要的连接，应规定需要的预紧力或拧紧力矩的大小，并在拧紧连接时严格控制。应多采用先进、准确的控制预紧力的装配工具和测量方法。

每个螺栓连接都应有防松措施。防松的要领在于防止螺纹副的初始相对转动，而不是防止螺母或螺本对于被连接部分的转动。必要时，可采用双重防松措施。

在螺母处应有足够的扳手空间。螺栓头部处也应有足够的扳手空间或特殊的结构，以便在拧紧连接时将头部扭紧；或者采用在螺栓端部扭紧的方法，对于处于不甚开敞处的连接，更需要考虑安装和拧紧的可能与方便。

连接中螺栓的间距和连距，其最小值和最大值，都应按选用规范和经验规定。

螺栓螺纹部分在螺母支承面以下的余留长度和伸出螺母的长度，都应按标准。在受拉螺栓连接，要有一定的余留螺纹。在受剪螺栓的连接，此余留螺纹的长度应尽可能小，可以采用补偿垫圈容纳螺纹收尾，以使被连接部分的孔壁全长都与螺栓杆接触，在传递横向力的受剪螺栓连接，沿传力方向的螺栓不宜超过6个，以免各个螺栓受力不均。

在传递旋转力矩的受剪螺栓组连接和传递翻转力矩的受拉螺栓组连接，合理安排螺栓位置有可能使各个螺栓受力相差不过大，使受力最大螺栓的工作剪力或接力小些。

对于受剪螺栓连接