帶壓開孔工程中螺栓緊固原理及誤區

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，導致日常緊固螺栓的做法是錯誤的，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、認識螺栓

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(GB/T 3098.1-2010)

螺栓的性能等級標號會印在其頭部，一般用X.Y表示

X*100=此螺栓材質的公稱抗拉強度值，單位：MPa

X*100*(Y/10)=此螺栓的屈服強度值，單位：MPa

性能等級分3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等10余個等級。

①高強度螺栓：指的是性能等級為8.8級及以上的螺栓，其材質為低碳合金鋼或中碳鋼并經熱處理（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：5.6或8.8）和粗制螺栓（C級），性能等級一般為4.6或4.8。

二、螺栓連接原理

1、螺栓連接：

螺栓與螺母配合，用于緊固連接兩個帶有通孔的元件，屬于可拆卸連接。

螺栓連接類型，根據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，結構簡單，裝拆方便，可多次裝拆，應用較廣

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，材料中的應力與應變(單位變形量)之間成線性關系

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緊力

當被連接構件的剛度較大且螺栓對稱布置時，則每個螺栓將平均承擔作用在連接處的拉力；當被連接構件的剛度較小時，則連接處翼緣會發生彎曲變形，產生杠桿力。

除了剪切力和拉力之外，還會受到：振動、溫度、側向應力（風力、流量、壓力等）、負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緊力之間存在一定關系。該緊固方式操作簡單、直觀，目前被廣泛采用。

②轉角緊固法：旋轉角度與螺栓伸長量和被擰緊件松動量的總和大致成比例關系，因而可采取按規定旋轉角度來達到預定擰緊力的方法。

③屈服點緊固法：理論目標是將螺栓擰緊到剛過屈服極限點。

四、螺栓使用注意事項

　　1、準備螺栓裝配前

　　應檢查螺栓、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；

　　還應檢查螺栓與螺母配合的松緊程度。

　　2、螺母和平墊圈裝配時，螺母和墊圈均反面靠近被連接件。

　　螺母標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，關鍵在于防止螺紋副的相對轉動，常見的螺栓放松方法有三種：

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　　彈簧墊片防松

　　雙螺母防松

　　自鎖螺母防松

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　　開口銷防松

　　止動墊片防松

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　　沖邊法防松

　　粘合防松

5、螺栓拆卸常見問題

　?、贁Q松管道、閥門的法蘭盤螺栓時：

　　應先松遠離身體的一半螺栓，使殘存的油、汽、水從對面排出，以防被噴淋、燙傷。

　?、诼菟ㄓ心z水擰不開的情況：

　　大多數膠水是有機溶液，可以用香蕉水或酒精浸泡半個小時，或用酒精棉花蓋在螺栓上，時間長點，就可將膠水溶解。

　?、勐菟ㄉP擰不開的情況：

　　噴WD-40，等半小時后，噴霧會滲透到螺栓中間溶解銹塊。

　　其他方法：震動、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

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　　一些重要聯接件，如傳動軸、飛軸等，其螺栓多用細牙螺紋。

　　細牙螺栓螺距和外角較小，具有強度高、自鎖性能好等優點，承受沖擊、振動和交換載荷的能力強。

　　用粗牙螺栓代用后，易松動或脫、拆斷，造成事故。

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　　承受橫向載荷和剪切力作用的螺栓（如傳動軸螺栓、飛輪螺栓），它們與螺栓孔的配合為過渡配合，裝配應結實可靠，又能承受側向力。

　　在裝配中若不注意檢查，螺栓與螺栓孔之間出現較大間隙時仍然安裝，結果有可能發生螺栓松動或切斷事故。

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　　錯誤觀點：加厚螺母可以增加螺紋的工作圈數，從而提高聯接件的可靠性。

　　其實螺母越厚，各圈螺紋間的載荷分布越不均勻，越容易導致連接件松動。

　?、芤荒付鄩|：(≥2個)

　　有時會出現裝配后的螺栓過長現象，于是有人便在一個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，有的會折斷，使螺栓的預緊力下降。

　　或者產生偏心載荷，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：墊圈內徑大于螺紋大徑0.3mm~1mm)

　　錯誤做法：由于缺少合適的墊圈，便用內徑較大的墊圈代替。

　　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，在振動和沖擊載荷作用下，螺栓易松動。

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　　錯誤觀點：認為螺栓應“寧緊不松”，于是便有意識地加大螺栓的擰緊力矩。

　　造成后果：導致螺栓滑扣，甚至擰斷。

　　錯誤做法：對于需用扭矩擰緊的重要螺栓，又圖省事用活動扳手去擰。

　　造成后果：因扭矩不足而松動，釀成故障。

　?、哝i止不當：重要螺栓裝配后應采取防松裝置鎖止

　　采用開口銷鎖止時，常見的錯誤是用過細的開口鎖或半片開口鎖鎖止。

　　采用彈簧墊圈鎖止時，常見的錯誤是墊圈開口錯距過小，失去彈性。

　　采用鎖片鎖止時，常見的錯誤是將鎖片鎖在螺母的棱角處。

　　采用雙螺母鎖止時，常見的錯誤是將較薄的螺母裝在外面，而且擰得不緊。

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　　螺栓、螺母或孔的螺紋內有銹漬、水垢、鐵屑、砂粒、毛刺等。

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