帶壓開孔工程中螺栓緊固原理及誤區(qū)

雖然在帶壓開孔工程中我們天天和螺栓打交道，但可能很多人并不了解螺栓連接緊固的原理，導(dǎo)致日常緊固螺栓的做法是錯(cuò)誤的，今天我們來了解一下螺栓連接緊固是靠什么原理完成的，以及如何正確緊固螺栓。

一、認(rèn)識(shí)螺栓

1、螺栓的定義：

　由頭部和螺桿（帶有外螺紋的圓柱體）兩部分組成的一類緊固件。

2、螺栓的分類：

頭部形狀：六角頭、圓頭、方形頭、沉頭等；

螺紋長度：全螺紋和半螺紋；

螺紋牙型：三角形、梯形、管形等；

螺紋旋向：右旋和左旋

3、螺栓的性能等級(jí)(GB/T 3098.1-2010)

螺栓的性能等級(jí)標(biāo)號(hào)會(huì)印在其頭部，一般用X.Y表示

X*100=此螺栓材質(zhì)的公稱抗拉強(qiáng)度值，單位：MPa

X*100*(Y/10)=此螺栓的屈服強(qiáng)度值，單位：MPa

性能等級(jí)分3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等10余個(gè)等級(jí)。

①高強(qiáng)度螺栓：指的是性能等級(jí)為8.8級(jí)及以上的螺栓，其材質(zhì)為低碳合金鋼或中碳鋼并經(jīng)熱處理（淬火、回火）

②普通螺栓：其余通稱普通螺栓，可分為精制螺栓（A、B級(jí)：5.6或8.8）和粗制螺栓（C級(jí)），性能等級(jí)一般為4.6或4.8。

二、螺栓連接原理

1、螺栓連接：

螺栓與螺母配合，用于緊固連接兩個(gè)帶有通孔的元件，屬于可拆卸連接。

螺栓連接類型，根據(jù)螺桿與通孔的配合程度可分為：

普通螺栓連接：裝配后孔與桿間有間隙，結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，可多次裝拆，應(yīng)用較廣

鉸制孔螺栓連接：裝配后無間隙，主要承受橫向載荷，也可作定位用

2、螺栓連接的工作原理

胡可定律：固體材料受力之后，材料中的應(yīng)力與應(yīng)變(單位變形量)之間成線性關(guān)系

3、螺栓連接受力分析

螺栓抗剪連接：主要靠螺栓桿與孔壁互相擠壓傳力

螺栓抗拉連接：主要靠螺栓緊固后的預(yù)緊力

當(dāng)被連接構(gòu)件的剛度較大且螺栓對(duì)稱布置時(shí)，則每個(gè)螺栓將平均承擔(dān)作用在連接處的拉力；當(dāng)被連接構(gòu)件的剛度較小時(shí)，則連接處翼緣會(huì)發(fā)生彎曲變形，產(chǎn)生杠桿力。

除了剪切力和拉力之外，還會(huì)受到：振動(dòng)、溫度、側(cè)向應(yīng)力（風(fēng)力、流量、壓力等）、負(fù)載的改變等其他的一些作用力

三、螺栓緊固方法

螺栓緊固方法有三種：

①扭矩緊固法：其原理是扭矩大小和軸向預(yù)緊力之間存在一定關(guān)系。該緊固方式操作簡單、直觀，目前被廣泛采用。

②轉(zhuǎn)角緊固法：旋轉(zhuǎn)角度與螺栓伸長量和被擰緊件松動(dòng)量的總和大致成比例關(guān)系，因而可采取按規(guī)定旋轉(zhuǎn)角度來達(dá)到預(yù)定擰緊力的方法。

③屈服點(diǎn)緊固法：理論目標(biāo)是將螺栓擰緊到剛過屈服極限點(diǎn)。

四、螺栓使用注意事項(xiàng)

　　1、準(zhǔn)備螺栓裝配前

　　應(yīng)檢查螺栓、螺母是否干凈、生銹，有無毛刺、磕碰；

　　檢查被連接件與螺栓、螺母接觸的平面，是否與螺栓孔垂直；

　　還應(yīng)檢查螺栓與螺母配合的松緊程度。

　　2、螺母和平墊圈裝配時(shí)，螺母和墊圈均反面靠近被連接件。

　　螺母標(biāo)有字樣的一面為正面，墊圈圓滑一面的為正面。

    3、螺栓連接的防松，關(guān)鍵在于防止螺紋副的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，常見的螺栓放松方法有三種：

　　①摩擦防松

　　彈簧墊片防松

　　雙螺母防松

　　自鎖螺母防松

　?、跈C(jī)械防松

　　開口銷防松

　　止動(dòng)墊片防松

　?、塾谰梅浪?/span>

　　沖邊法防松

　　粘合防松

5、螺栓拆卸常見問題

　　①擰松管道、閥門的法蘭盤螺栓時(shí)：

　　應(yīng)先松遠(yuǎn)離身體的一半螺栓，使殘存的油、汽、水從對(duì)面排出，以防被噴淋、燙傷。

　　②螺栓有膠水?dāng)Q不開的情況：

　　大多數(shù)膠水是有機(jī)溶液，可以用香蕉水或酒精浸泡半個(gè)小時(shí)，或用酒精棉花蓋在螺栓上，時(shí)間長點(diǎn)，就可將膠水溶解。

　　③螺栓生銹擰不開的情況：

　　噴WD-40，等半小時(shí)后，噴霧會(huì)滲透到螺栓中間溶解銹塊。

　　其他方法：震動(dòng)、潤滑、火烤、電鉆。

　?、苈菟ɑ罃Q不開的情況：

　　可用腐蝕性溶液，把螺栓慢慢腐蝕掉，如稀硫酸、鹽酸。

　　金屬用酸，塑料用堿。

　　6、螺栓使用常見誤區(qū)

　?、僖源执?xì)：

　　一些重要聯(lián)接件，如傳動(dòng)軸、飛軸等，其螺栓多用細(xì)牙螺紋。

　　細(xì)牙螺栓螺距和外角較小，具有強(qiáng)度高、自鎖性能好等優(yōu)點(diǎn)，承受沖擊、振動(dòng)和交換載荷的能力強(qiáng)。

　　用粗牙螺栓代用后，易松動(dòng)或脫、拆斷，造成事故。

　　②孔隙不配：

　　承受橫向載荷和剪切力作用的螺栓（如傳動(dòng)軸螺栓、飛輪螺栓），它們與螺栓孔的配合為過渡配合，裝配應(yīng)結(jié)實(shí)可靠，又能承受側(cè)向力。

　　在裝配中若不注意檢查，螺栓與螺栓孔之間出現(xiàn)較大間隙時(shí)仍然安裝，結(jié)果有可能發(fā)生螺栓松動(dòng)或切斷事故。

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　　錯(cuò)誤觀點(diǎn)：加厚螺母可以增加螺紋的工作圈數(shù)，從而提高聯(lián)接件的可靠性。

　　其實(shí)螺母越厚，各圈螺紋間的載荷分布越不均勻，越容易導(dǎo)致連接件松動(dòng)。

　?、芤荒付鄩|：(≥2個(gè))

　　有時(shí)會(huì)出現(xiàn)裝配后的螺栓過長現(xiàn)象，于是有人便在一個(gè)螺栓上裝上許多彈簧墊圈。

　　在緊固過程中彈簧墊圈受力不均，有的會(huì)折斷，使螺栓的預(yù)緊力下降。

　　或者產(chǎn)生偏心載荷，降低了螺栓的連接可靠性。

　?、輭|圈過大：(GB/T 97.1-2002 表1中M5~M36：墊圈內(nèi)徑大于螺紋大徑0.3mm~1mm)

　　錯(cuò)誤做法：由于缺少合適的墊圈，便用內(nèi)徑較大的墊圈代替。

　　這樣螺栓頭部下面與墊圈接觸面積小，墊圈的承壓力或鎖止力下降，在振動(dòng)和沖擊載荷作用下，螺栓易松動(dòng)。

　?、夼ぞ夭环?/span>

　　錯(cuò)誤觀點(diǎn)：認(rèn)為螺栓應(yīng)“寧緊不松”，于是便有意識(shí)地加大螺栓的擰緊力矩。

　　造成后果：導(dǎo)致螺栓滑扣，甚至擰斷。

　　錯(cuò)誤做法：對(duì)于需用扭矩?cái)Q緊的重要螺栓，又圖省事用活動(dòng)扳手去擰。

　　造成后果：因扭矩不足而松動(dòng)，釀成故障。

　?、哝i止不當(dāng)：重要螺栓裝配后應(yīng)采取防松裝置鎖止

　　采用開口銷鎖止時(shí)，常見的錯(cuò)誤是用過細(xì)的開口鎖或半片開口鎖鎖止。

　　采用彈簧墊圈鎖止時(shí)，常見的錯(cuò)誤是墊圈開口錯(cuò)距過小，失去彈性。

　　采用鎖片鎖止時(shí)，常見的錯(cuò)誤是將鎖片鎖在螺母的棱角處。

　　采用雙螺母鎖止時(shí)，常見的錯(cuò)誤是將較薄的螺母裝在外面，而且擰得不緊。

　?、嗵摷賵?jiān)固：

　　螺栓、螺母或孔的螺紋內(nèi)有銹漬、水垢、鐵屑、砂粒、毛刺等。

裝配前予以清除，在擰緊螺栓時(shí)，由于雜質(zhì)的阻滯作用，表面上扭矩值達(dá)到了要求，但實(shí)際上連接件并未真正壓緊。