《機車車輛用螺栓連接通用技術(shù)規(guī)范》宣貫講稿.ppt

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1、機車車輛用螺栓連接通用技術(shù)規(guī)范,杜彥品 2009年7月,Page 2,主要內(nèi)容,編制說明 標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容簡介及關(guān)鍵項點說明 貫標(biāo)建議措施 補充部分,Page 3,1 編制說明,該標(biāo)準(zhǔn)由中國南車股份有限公司技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化委員會秘書處歸口。 主要起草單位 南車戚墅堰機車車輛工藝研究所有限公司、南車戚墅堰機車有限公司、南車株洲電力機車有限公司、南車四方機車車輛股份有限公司、南車南京浦鎮(zhèn)車輛有限公司、南車眉山車輛有限公司、南車資陽機車有限公司,Page 4,1 編制說明,采用國際、國內(nèi)先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的情況 標(biāo)準(zhǔn)各部分分別對應(yīng)于DIN 25201的相應(yīng)部分，與 DIN 25201的一致性程度為等同采用。 DIN 2

2、5201標(biāo)準(zhǔn)作為鐵路車輛用螺栓連接的選擇和應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)，提供了詳細(xì)的系統(tǒng)理論和應(yīng)用技術(shù)，具有很大的借鑒意義，并且ISO發(fā)布的緊固件標(biāo)準(zhǔn)幾乎是DIN標(biāo)準(zhǔn)的翻版，DIN標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)性、合理性在ISO緊固件標(biāo)準(zhǔn)中也基本得到體現(xiàn)。因此，機車車輛用螺栓連接通用技術(shù)規(guī)范的采標(biāo)對象選擇了DIN 25201標(biāo)準(zhǔn)。 目前除了參考文件引用的標(biāo)準(zhǔn)未能獲得，標(biāo)準(zhǔn)中引用的其他標(biāo)準(zhǔn)均可通過正常渠道獲得。,Page 5,1 編制說明,主要問題及意見的處理 關(guān)于緊固件材料及緊固件產(chǎn)品的選擇是否按照德標(biāo)或ISO標(biāo)準(zhǔn)： 通過對國內(nèi)緊固件生產(chǎn)及供應(yīng)情況的調(diào)研，德標(biāo)緊固件所需材料以及相應(yīng)的緊固件均可以實現(xiàn)在國內(nèi)生產(chǎn)及供貨。調(diào)研廠商主要

3、有：,Page 6,1 編制說明,關(guān)于第2部分5.2節(jié)規(guī)定的緊固長度比值： 該比值并不是強制性指標(biāo)，但希望設(shè)計時盡量達(dá)到此比值。 各公司反饋的目前轉(zhuǎn)向架所使用的部分緊固件長徑比匯總?cè)缦拢?（1）被調(diào)研的緊固件種類數(shù)為214； （2）滿足長徑比的種類數(shù)為83，占總數(shù)的38.8%； （3）不滿足長徑比，但可以通過改進(jìn)滿足的種類數(shù)為 39，占總數(shù)的18.2%； （4）不滿足長徑比，也不可以通過改進(jìn)滿足的種類數(shù) 為92，占總數(shù)的43.0%；,Page 7,2. 標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容簡介及關(guān)鍵項點說明,2.1 第1部分 螺栓連接的分類 2.2 第2部分 設(shè)計機械制造應(yīng)用 2.3 第3部分 設(shè)計電氣應(yīng)用 2

4、.4 第4部分 螺栓連接的安全 2.5 第5部分 防腐蝕保護(hù) 2.6 第6部分 連接尺寸 2.7 第7部分 安裝,Page 8,2.1 第1部分內(nèi)容簡介,本部分規(guī)定了機車車輛用螺栓連接的風(fēng)險等級、擰緊工況及其分類，并以圖表的形式列出了它們之間的關(guān)系。 風(fēng)險等級分級 螺栓連接失效時可能發(fā)生的危險定義為風(fēng)險等級H（高）、風(fēng)險等級M（中）和風(fēng)險等級L（低）三個等級。風(fēng)險等級不同，對螺栓連接的尺寸、安裝和文件記錄以及安裝時所用的工具提出的要求也不相同。,Page 9,2.1 第1部分內(nèi)容簡介,擰緊工況分類 螺栓連接的擰緊工況分為三類： 擰緊工況1：允許安裝預(yù)緊力不能直接采用； 擰緊工況2： ，

5、安裝時使用允許安裝預(yù)緊力 擰緊工況3： ，安裝時使用允許安裝預(yù)緊力 螺栓連接的設(shè)計 6.2中的圖1和6.3中的圖2顯示了螺栓連接的風(fēng)險等級、擰緊場合和種類之間的關(guān)系，并簡要介紹了采取的相應(yīng)措施，如設(shè)計計算、擰緊扭矩的記錄、安裝記錄等。,Page 10,2.1 第1部分關(guān)鍵項點說明,風(fēng)險等級分級 螺栓連接失效時可能發(fā)生的危險定義為三個風(fēng)險等級風(fēng)險等級H（高）、風(fēng)險等級M（中）、風(fēng)險等級L（低） 。 風(fēng)險等級不同，對螺栓連接的尺寸、安裝和文件記錄以及安裝時所用的工具提出的要求也不相同。 任何一個螺栓連接都可以歸入上述三個等級的其中一級。,Page 11,2.1第1部分關(guān)鍵項點說明,例：株洲電

6、機機車有限公司SS9機車轉(zhuǎn)向架按質(zhì)量等級要求分級的部分緊固件清單如下表所示。,Page 12,2.1 第1部分關(guān)鍵項點說明,機械制造應(yīng)用,Page 13,2.1 第1部分關(guān)鍵項點說明,電氣應(yīng)用,Page 14,2.2 第2部分內(nèi)容簡介,本部分規(guī)定了機械制造應(yīng)用螺栓連接、符號、結(jié)構(gòu)參數(shù)、選擇緊固元件、螺栓連接的配置及參數(shù)的選擇等。 本部分適用于符合GB/T3098.1及DIN EN 20898-2規(guī)定的鋼制螺栓及螺母的螺栓連接（件）。本部分在限定材料的條件下，也可應(yīng)用于符合GB/T3098.6及GB/T3098.15規(guī)定的A2及A4鋼制制造的螺栓及螺母的連接（件）。,Page 15,2.2 第2

7、部分內(nèi)容簡介,螺栓受力分析,純拉伸應(yīng)力 拉伸應(yīng)力及彎曲應(yīng)力 剪切應(yīng)力及彎曲應(yīng)力 合成負(fù)荷,（同心的軸向作用力） （偏心的軸向作用力） （橫向作用力） （拉伸作用力、彎曲作用力 及橫向作用力）,設(shè)計原則 FmSFmax(Kopf)、AN Rm、FmGM、FmGS 其中，F(xiàn)mS為可加載螺紋承載能力,Page 16,2.2 第2部分內(nèi)容簡介,Page 17,2.2 第2部分內(nèi)容簡介,結(jié)構(gòu)參數(shù) 被緊固件的連接尺寸及形位公差按Q/CSR 52.6第3章及第4章的規(guī)定。 緊固長度：為了螺栓桿的

8、彈性延伸保持足夠大的值，需努力達(dá)到：LK/d35。 螺栓連接的柔度：為了降低螺栓中的偏轉(zhuǎn)力及由于變形產(chǎn)生的預(yù)緊力下降，需努力達(dá)到盡可能小的作用力比值K。 K =P/(S+P),Page 18,2.2 第2部分內(nèi)容簡介,緊固元件選擇 原則上應(yīng)使用DIN 25200和Q/CSR 52.4規(guī)定的連接件。 螺栓與螺母應(yīng)屬于相匹配的性能等級，或由同樣的材料制成。 表面涂層影響連接件功能的可靠性及其壽命，選擇涂層時應(yīng)考慮腐蝕、氫脆、摩擦系數(shù)的影響。,Page 19,2.2 第2部分內(nèi)容簡介,螺栓連接的配置及參數(shù)的選擇 建議按照VDI 2230第1部分的規(guī)定進(jìn)行螺栓連接計算，并考慮相應(yīng)的特殊性。 擰緊等級（

9、擰緊系數(shù)A ）的確定，參見表3。計算中使用的擰緊系數(shù)確定了，相應(yīng)的擰緊等級也就確定，對應(yīng)的擰緊方法也就確定。 在技術(shù)文件及圖樣中進(jìn)行記錄或說明，實例見附錄B。,Page 20,2.2 第2部分關(guān)鍵項點說明,設(shè)計時，需努力達(dá)到下列比值： LK/d35 為滿足上述條件，當(dāng)零部件厚度不滿足要求時需另外使用軸套或縮小螺栓直徑。在后一種情況時，可能需要增加螺栓數(shù)量或使用較高強度的螺栓。,Page 21,2.2 第2部分關(guān)鍵項點說明,各公司反饋的目前轉(zhuǎn)向架所使用的部分緊固件長徑比匯總?cè)绫硭荆?Page 22,2.2 第2部分關(guān)鍵項點說明,例：浦廠209P轉(zhuǎn)向架吊軸與彈簧托梁的連接。,,,Page 23

10、,2.2 第2部分關(guān)鍵項點說明,設(shè)計時，需努力達(dá)到盡可能小的作用力比值： K =P/(S+P) 螺栓的柔度（剛度的倒數(shù)）S應(yīng)盡量大些，被緊固的零部件的柔度p應(yīng)盡量小些。 例如： 被緊固件選擇較高的彈性模量的材料，以減小柔度p ； 螺栓、螺母選擇較低彈性模量的材料，以增大S和s ；,Page 24,2.2 第2部分關(guān)鍵項點說明,設(shè)計時，墊圈限制在必需的最小數(shù)量。 施加作用力的安裝工具：專用安裝工具。 螺栓及螺母應(yīng)屬于相匹配的性能等級，或由同樣的材料制成。 在公稱直徑小于或等于M12 時，應(yīng)考慮使用鎖緊件產(chǎn)生附加扭矩。 防故障的冗余裝置： 螺栓數(shù)量應(yīng)大于計算值； 另外的承載途徑，在螺栓連接失效時

11、起防護(hù)作用（例如保險繩索、保險裝置）。,Page 25,2.2 第2部分關(guān)鍵項點說明,表面涂層 在抗拉強度大于或等于1000 N/mm2時以及零件經(jīng)滲碳淬火及回火時，應(yīng)選擇不會發(fā)生氫脆的涂層。 例：一系減震器安裝螺栓采用10.9級的M16的螺栓，其防腐要求采用達(dá)克羅，而不采用常規(guī)的有可能導(dǎo)致氫脆的鍍鋅的方法。 其中，達(dá)克羅，又稱鋅鉻膜涂層，具有極高的防腐蝕性，被譽為國際表面處理行業(yè)具有劃時代意義的新工藝。達(dá)克羅涂層雖有許多優(yōu)點，但它也有一些不足之處，主要體現(xiàn)為達(dá)克羅涂層的導(dǎo)電性能不是太好，因此不宜用于導(dǎo)電連接的零件，如電器的接地螺栓等。,Page 26,2.2 第2部分關(guān)鍵項點說明,螺栓連

12、接的配置 按照Q/CSR 52.1-2008 規(guī)定的風(fēng)險等級，在配置螺栓連接時應(yīng)滿足下表規(guī)定的最低要求。,Page 27,2.2 第2部分關(guān)鍵項點說明,確定風(fēng)險等級中沒有把握時，應(yīng)按照較高的風(fēng)險等級進(jìn)行。 在不能采取冗余裝置的場合，在工作使用中應(yīng)縮短檢查的間隔時間。 建議按照VDI 2230 第1 部分的規(guī)定進(jìn)行螺栓連接的計算。 在螺孔中使用螺栓時，只有利用規(guī)定的最小旋進(jìn)深度，按照VDI 2230第1部分的規(guī)定算出的擰緊扭矩才適用。,Page 28,2.2 第2部分關(guān)鍵項點說明,擰緊等級（擰緊系數(shù)A） 摩擦系數(shù)估算時的誤差、在一批螺栓及需使用螺栓擰緊的零部件中存在的摩擦系數(shù)的分散值、不同精度

13、的擰緊方法及儀表誤差，導(dǎo)致安裝預(yù)緊力產(chǎn)生程度不同的數(shù)值分散。 因此，應(yīng)提高螺栓連接的等級，采用擰緊系數(shù)A表示。計算中使用的系數(shù)A同時確定應(yīng)使用的擰緊等級。,Page 29,2.2 第2部分關(guān)鍵項點說明,在技術(shù)文件（圖樣）中進(jìn)行記錄 按照風(fēng)險等級H時擰緊等級A進(jìn)行擰緊，擰緊時控制屈服點： 使用控制屈服點方法擰緊Q/CSR 52.2-A；風(fēng)險等級H； 對螺紋及螺栓頭支承進(jìn)行了潤滑； 分界面保持清潔，并且無油脂。,Page 30,2.2 第2部分關(guān)鍵項點說明,圖樣中的示例：,,記錄示例,Page 31,2.3 第3部分內(nèi)容簡介,本部分規(guī)定了電氣應(yīng)用螺栓連接以及選擇緊固元件、形狀參數(shù)、配置及確

14、定尺寸和連接要求等。 本部分適用于具有下列力學(xué)性能連接件的螺栓連接： GB/T 3098.1、GB /T 3098.3及DIN EN 20898-2規(guī)定的鋼材； GB /T 3098.6、GB /T 3098.15、GB /T 3098.16規(guī)定的不銹鋼； DIN EN 28839規(guī)定的有色金屬。,Page 32,2.3 第3部分內(nèi)容簡介,電氣螺栓連接應(yīng)列入Q/CSR 52.1第3、4章規(guī)定的擰緊工況1或2及風(fēng)險等級H或M。 風(fēng)險等級H（高） 布置在持續(xù)導(dǎo)電的、沒有電氣保護(hù)的線路中的螺栓連接； 布置在保護(hù)接地系統(tǒng)中，在封閉的電氣工作室、儀表箱/集中安裝箱之外的螺栓連接； 在保護(hù)接地系統(tǒng)之

15、中，在封閉的電氣工作室、儀表箱/集中安裝箱之內(nèi)并且使電工儀表接地、與沒有電氣保護(hù)的線路相連的螺栓連接。 風(fēng)險等級M（中） 在其余全部電氣線路中的螺栓連接,Page 33,2.3 第3部分內(nèi)容簡介,配置 按照Q/CSR 52.1規(guī)定的風(fēng)險等級，配置時應(yīng)滿足下表規(guī)定的最低要求：,Page 34,2.3 第3部分內(nèi)容簡介,安裝扭矩 電氣螺栓連接的安裝扭矩按照表3選擇，也可與需連接裝置的制造廠說明的內(nèi)容相對照。需使用的安裝工具，見Q/CSR 52.2中7.2.4規(guī)定的擰緊等級B。 如果由于減少螺栓型號及種類的原因或因同時在機械制造中應(yīng)用，而使用了較高強度的螺栓，應(yīng)注意，在此種場合時不允許超過表3規(guī)

16、定的安裝扭矩。,Page 35,2.3 第3部分關(guān)鍵項點說明,風(fēng)險等級及擰緊工況 電氣螺栓連接應(yīng)列入Q/CSR 52.1第3 章及第4 章規(guī)定的擰緊工況1 或2 及風(fēng)險等級H（高）或M（中）。 可以不進(jìn)行關(guān)于電氣螺栓連接的計算，根據(jù)表2或表3確定它們的尺寸。 需要在技術(shù)文件中記錄：風(fēng)險等級和安裝緊固扭矩。,Page 36,2.3 第3部分關(guān)鍵項點說明,安裝扭矩 電氣螺栓連接的安裝扭矩按照表3選擇，也可與需連接裝置的制造廠說明的內(nèi)容相對照。關(guān)于需使用的安裝工具，見Q/CSR 52.2中7.2.4規(guī)定的擰緊等級B。 如果由于減少螺栓型號及種類的原因或因同時在機械制造中應(yīng)用，而使用了較高強度的螺栓，

17、例如性能等級8.8，應(yīng)注意，在此種場合時不允許超過表3規(guī)定的安裝扭矩。,Page 37,2.4 第4部分內(nèi)容簡介,本部分規(guī)定了螺栓連接的防松脫措施及使用厭氧的液態(tài)膠粘劑加固的要求等。 術(shù)語解釋 蠕變：由于表面壓力太大，經(jīng)過一段時間超過被擰緊零部件材料的屈服極限。 壓陷：在接合面中，螺紋中及螺栓頭下面的表面貼合時表面粗糙度的塑性整平。 松動扭矩：在有負(fù)載的裝配件中減少或消除軸向負(fù)載所需要的起始扭矩。 擰松扭矩：在螺栓連接第一次相對移動后，在規(guī)定的螺母旋轉(zhuǎn)角時測得的扭矩。,Page 38,2.4 第4部分內(nèi)容簡介,防松防脫措施,Page 39,2.4 第4部分內(nèi)容簡介,防松防脫措施 降低表面壓力：

18、加大支承面； 補償變形量：使用彈性連接件、減少分界面數(shù)量 使用厭氧膠粘劑：粘結(jié)（液態(tài)膠粘劑或微囊膠粘劑）； 可靠的連接：提高初始壓力（預(yù)緊力）、限制橫向滑動（使用鉸制螺栓或銷）； 提高自鎖能力：在螺栓或螺母的螺紋中使用相應(yīng)的鎖緊元件。,Page 40,2.4 第4部分內(nèi)容簡介,使用厭氧液態(tài)膠粘劑 使用溫度范圍：-40100 負(fù)荷等級：三個代號L、M和H 粘度范圍：三個代號1、2和3 標(biāo)記 液態(tài)膠粘劑，負(fù)荷等級H，粘度范圍的代號為3，其名稱為： 膠粘劑 Q/CSR 52-FK - H 3,粘度代號,,,,,,,,,,負(fù)荷等級代號,厭氧液態(tài)膠粘劑,Page 41,2.4 第4部分內(nèi)容簡介,商

19、用產(chǎn)品實例,,,,Page 42,2.4 第4部分關(guān)鍵項點說明,機械制造中使用的螺栓連接 結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)能保證維持所施加的預(yù)緊力。一般在預(yù)緊力高的螺栓連接上，分界面數(shù)少，并且LK/d5，就能保證足夠牢固，不用采取其它措施。如果這不能做到，并且需要考慮動態(tài)橫向載荷時，應(yīng)增加安全措施。 電氣應(yīng)用的螺栓連接 結(jié)構(gòu)應(yīng)能保持最低接觸壓力。為了保證最低接觸壓力及防松，始終應(yīng)同時緊固： 在旋入式連接時，至少一個加固元件； 在貫穿式連接時兩側(cè)至少各一個加固元件。,Page 43,2.5 第5部分內(nèi)容簡介,本部分規(guī)定了螺栓連接的防腐蝕保護(hù)的技術(shù)要求，并對各種材料配對時涂鍍過的材料和未涂鍍過的材料的狀況做出了規(guī)定

20、。 防腐蝕保護(hù)措施 不涂鍍（已發(fā)藍(lán)處理和已涂油脂），然后油漆； 根據(jù)GB/T 5267.1的規(guī)定電鍍鋅和電鍍鎳； 機械鍍鋅； 根據(jù)GB/T 5267.2的規(guī)定進(jìn)行非電解鋅粉覆蓋； 不銹鋼參見GB/T 3098.6和GB/T 3098.15。,Page 44,2.5 第5部分內(nèi)容簡介,接觸腐蝕 當(dāng)不同電位的金屬或金屬涂層相互接觸和存在導(dǎo)電的濕氣層（電解質(zhì)）時，接觸對象中的非貴重一方就會進(jìn)入溶液，也就是說，它受到了腐蝕。此時接觸對象中的貴重一方為陰極，非貴重一方為陽極。 一般情況下，接觸對象之間的電位差越大以及它們之間導(dǎo)電的濕氣層導(dǎo)電能力越強，這種腐蝕就越強烈。,Page 45,2.5 第5部

21、分關(guān)鍵項點說明,接觸零件的表面狀況對接觸腐蝕的強度和腐蝕過程（隨時間變化而變化）的影響頗大。大部分小型連接件應(yīng)盡量使用貴重材料制造或者涂鍍上一層貴重涂層。 如果不是出于功能上的原因而必須有一個導(dǎo)電的連接（例如接地）時，接觸對象的其中一個可以設(shè)置上一絕緣層，以達(dá)到抑制電流的目的。例如，該絕緣層可以是油漆層或塑料層。,Page 46,2.6 第6部分內(nèi)容簡介,本部分規(guī)定了螺栓連接的連接尺寸、邊緣間距和接觸面等技術(shù)要求。本部分中規(guī)定的螺栓連接件參照的主要是DIN 25200。 連接尺寸 表1規(guī)定了小徑尺寸、最小旋進(jìn)深度和螺紋尾扣尺寸要求。 表2規(guī)定了鋼絲螺套及相應(yīng)螺紋尾部尺寸要求。 表3表6規(guī)定了貫

22、通孔及沉孔尺寸要求。 邊緣間距、形位公差和表面粗糙度 表7推薦了最小邊緣間距、形位公差和表面粗糙度要求。,Page 47,2.6 第6部分關(guān)鍵項點說明,為了保證螺紋有足夠的連接尺寸，該部分對最小旋進(jìn)深度、最小螺紋尾扣、沉孔等提出了一定的要求。 例：牽引座與車體的安裝 螺栓擰入車體牽引座長度 為65，大于Q/CSR52.6標(biāo) 準(zhǔn)表1中的最小要求49.7。,Page 48,2.7 第7部分內(nèi)容簡介,本部分規(guī)定了機車車輛用螺栓連接的安裝要求、質(zhì)量保證和試驗方法、安裝人員的資格及培訓(xùn)等要求。 螺栓連接的安裝 在機械制造應(yīng)用領(lǐng)域，安裝后螺栓連接的高效能取決于達(dá)到的預(yù)緊力Fv ，應(yīng)使用Q/CSR 52.

23、2表3中螺栓連接擰緊等級A和B的擰緊方法； 對于電氣應(yīng)用，安裝后螺栓連接的高效能取決于接觸壓力，應(yīng)使用Q/CSR 52.2表3中螺栓連接擰緊等級B的擰緊方法。,Page 49,2.7 第7部分內(nèi)容簡介,相應(yīng)風(fēng)險等級所對應(yīng)的最低要求 風(fēng)險等級H（高）的螺栓連接 安裝時達(dá)到的檢驗值的值應(yīng)記錄到檢驗記錄中去； 尺寸大于M8的螺栓連接應(yīng)使用一支記號筆以對比色在螺母和螺栓頭上以及被緊固件上做上標(biāo)記。 風(fēng)險等級M（中）的螺栓連接 生產(chǎn)過程中不強制要求記錄下來并形成文件。 風(fēng)險等級L（低）的螺栓連接 對安裝過程和生產(chǎn)過程中的記錄文件沒有特別要求。,Page 50,2.7 第7部分內(nèi)容簡介,安裝結(jié)

24、果的檢驗 測量松動扭矩； 在達(dá)到所做標(biāo)記時測量扭矩； 測量長度變化（例如超聲波）； 使用電阻應(yīng)變計測量膨脹伸長量。 安裝人員的資格及培訓(xùn) 為了確保安裝人員能充分了解擰緊過程以及對擰緊過程產(chǎn)生影響的各種參數(shù)，應(yīng)定期對安裝人員進(jìn)行培訓(xùn)。,Page 51,2.7 第7部分關(guān)鍵項點說明,在機械制造應(yīng)用領(lǐng)域，安裝后螺栓連接的高效能取決于達(dá)到的預(yù)緊力Fv；在電氣應(yīng)用領(lǐng)域，安裝后螺栓連接的高效能取決于接觸壓力。如果螺栓連接不按規(guī)定安裝，計算方法和生產(chǎn)數(shù)據(jù)及要求不起任何作用。 在風(fēng)險等級H（高）和風(fēng)險等級M（中）時應(yīng)使用最大可能的精度達(dá)到預(yù)緊力。因此應(yīng)使用Q/CSR 52.2表3中螺栓連接擰緊等級A或B的擰

25、緊方法。不允許使用沖擊式螺釘機。,Page 52,2.7 第7部分關(guān)鍵項點說明,重復(fù)使用 如果是風(fēng)險等級H（高）和風(fēng)險等級M（中）中的連接件，則只允許在確保能恢復(fù)螺栓連接的初始狀態(tài)的時候重復(fù)使用。它們的螺紋中應(yīng)沒有裂紋和損傷。 使用控制旋轉(zhuǎn)角的擰緊方法安裝的螺栓不允許重復(fù)使用。 安裝標(biāo)記 尺寸大于M8的螺栓連接應(yīng)使用記號筆以對比色在螺母和螺栓頭上（旋入式螺栓連接應(yīng)在螺栓頭上面）以及被緊固的部件（有時在附加物上）上做上標(biāo)記。如果重新進(jìn)行螺栓連接，應(yīng)重新做上述標(biāo)記。,Page 53,2.7 第7部分關(guān)鍵項點說明,例1：某機務(wù)段現(xiàn)場拍攝的DJ1轉(zhuǎn)向架某處螺栓安裝圖：,Page 54,2.7 第7部

26、分關(guān)鍵項點說明,例2：株機公司規(guī)定大于M8的螺栓緊固后必須作防松標(biāo)記（一般用紅色或黃色記號筆），具體要求如下：,Page 55,2.7 第7部分關(guān)鍵項點說明,Page 56,2.7 第7部分關(guān)鍵項點說明,安裝指示 潤滑； 機械制造應(yīng)用時，為了達(dá)到Q/CSR 52.2中7.2.3 規(guī)定的摩擦系數(shù)范圍，螺紋和支承面應(yīng)使用合適的潤滑劑進(jìn)行處理或者使用表面已經(jīng)預(yù)先處理好的螺栓和螺母。 電氣應(yīng)用時只能潤滑螺紋。 例：為了減小螺紋的摩擦力，使螺紋擰緊時達(dá)到規(guī)定的預(yù) 緊力，株機公司對地鐵上的緊固件螺紋處涂NBU30PTM 潤滑脂。,Page 57,2.7 第7部分關(guān)鍵項點說明,法蘭連接應(yīng)對角擰緊，確保密封均

27、勻、位移得當(dāng)； 安裝過程中原則上不允許有扭應(yīng)力傳導(dǎo)到部件上； 使用膠粘劑防松時，螺紋孔和螺栓應(yīng)保證沒有油脂； 如果是工作電流和故障電流通過的螺栓連接，則禁止使用膠粘劑； 安裝時分界面應(yīng)沒有油脂 （電氣應(yīng)用時接觸面應(yīng)使用接線柱潤滑脂進(jìn)行處理）； 旋緊之前未涂油漆的表面在旋緊之后應(yīng)采取合適的防腐蝕保護(hù)措施。,Page 58,3. 貫標(biāo)建議措施,標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了螺栓連接的風(fēng)險等級分級，因此需要各單位按照此標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求各項目編制出適合實際情況的緊固件分級清單； 標(biāo)準(zhǔn)中對緊固件的設(shè)計主要依據(jù)的是VDI 2230 標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計人員應(yīng)積極學(xué)習(xí)該計算方法并逐漸運用。在標(biāo)準(zhǔn)貫徹初期，設(shè)計需要提交的文件資料中對緊固件

28、的設(shè)計可采用任意公認(rèn)的技術(shù)原則、方法或進(jìn)行試驗；,Page 59,3. 貫標(biāo)建議措施,標(biāo)準(zhǔn)第7部分中規(guī)定了緊固件安裝所采取的系列方法，并且明確指出風(fēng)險等級H（高）和風(fēng)險等級L（低）的螺栓連接不允許使用沖擊式螺釘機； 標(biāo)準(zhǔn)第7部分中附錄A列舉了檢驗記錄示例，提供了參考用的螺栓連接的檢驗記錄表格。各實施單位應(yīng)根據(jù)各自的實際情況制訂適合自己使用的檢驗記錄表；,Page 60,3. 貫標(biāo)建議措施,標(biāo)準(zhǔn)第7部分中第6章規(guī)定了安裝人員的資格及培訓(xùn)要求，因此需定期對安裝人員進(jìn)行培訓(xùn)并認(rèn)定其資格，并制訂規(guī)章制度禁止無資格證明的人員進(jìn)行風(fēng)險等級高的螺栓連接的安裝。,Page 61,4. 補充部分,4.1 擰緊力

29、矩的計算 4.2 螺栓連接防松方法 4.3 高強度螺栓連接的系統(tǒng)計算,Page 62,4.1 擰緊力矩的計算,螺栓和螺母組成的螺紋副在緊固時，緊固力是通過旋轉(zhuǎn)螺母或螺栓（通常是螺母）而獲得的，緊固力與旋轉(zhuǎn)螺母所用的扭矩（擰緊扭矩）成正比，為了保證達(dá)到設(shè)計所需的緊固力，就要在工藝文件中規(guī)定擰緊扭矩，并在實際施工中貫徹實施。 機械設(shè)計中擰緊扭矩計算方法 M = KPD,Page 63,4.1 擰緊力矩的計算,M = KPD 式中： M 擰緊扭矩，Nm K 扭矩系數(shù) P 設(shè)計期望達(dá)到的緊固力，KN D 螺栓公稱螺紋直 徑，mm,：螺紋部分危險剖面的計算直

30、徑,H：螺紋牙的的公稱工作高度,：螺栓材料的屈服極限,：也可由下表查出,Page 64,4.1 擰緊力矩的計算,K值表（參考）,表（參考）,Page 65,4.1 擰緊力矩的計算,緊固力P一般在設(shè)計上選取螺栓屈服強度s的6080，安全系數(shù)約為1.2以上。 扭矩系數(shù)K是由內(nèi)外螺紋之間的摩擦系數(shù)和螺栓或螺母支撐面與被緊固零件與緊固件接觸的承壓面的摩擦系數(shù)綜合而成。它與緊固件的表面處理、強度、形位公差、螺紋精度、被緊固零件承壓面粗糙度、剛度的許多因素有關(guān)，其中表面處理是一個關(guān)鍵的因素。不同的表面處理，其扭矩系數(shù)相差很大，有時相差近一倍。例如：同螺紋規(guī)格，同強度的螺紋副，表面處理為磷化時，扭矩系數(shù)約為

31、0.130.18，而表面處理為發(fā)黑時，扭矩系數(shù)可達(dá)0.260.3。,Page 66,4.1 擰緊力矩的計算,對于M10M68的粗牙鋼螺栓，當(dāng)螺紋無潤滑時，擰緊力矩粗略計算公式： M=0.2PD VDI 2230中的擰緊力矩計算方法,式中：,：裝配預(yù)緊力,P：螺距,：外螺紋基本中徑,：螺栓螺紋摩擦系數(shù),：螺栓頭部下面的摩擦直徑,：螺栓頭支承面摩擦系數(shù),Page 67,4.1 擰緊力矩的計算,計算公式為：,式中：,：擰緊過程中屈服點應(yīng)力的利用因數(shù)，一般=0.9,Rp0.2：屈服強度,A0：螺栓最小橫截面積,FM和MA可從第2部分附錄C中查得，并應(yīng)根據(jù)現(xiàn)有條 件使用螺紋摩擦系數(shù) 的最小值。 使用表

32、A1A4時，如果緊固技術(shù)/緊固工具中有較大 的波動，可以適當(dāng)減少所要求的緊固力矩（計算值5%），以避免應(yīng)力過大。,Page 68,4.2 螺栓連接防松方法,常用的防松方法 破壞螺紋運動副關(guān)系的防松 螺栓頭和螺母端面沖點鉚接 粘結(jié)劑的粘結(jié)：在螺紋表面涂環(huán)氧樹脂或厭氧膠等粘結(jié)劑 主要是增大松動扭矩（松動扭矩，參見Q/CSR 52.4部分）。 用機械固定件鎖緊的防松 六角開槽螺母配開口銷 止動墊圈 串連鋼絲,,Page 69,4.2 螺栓連接防松方法,增大摩擦力的防松 雙螺母 自由旋轉(zhuǎn)型的齒形端面鎖緊螺母和鎖緊螺釘 有效力矩型的全金屬鎖緊螺母 有效力矩型的非金屬嵌件鎖緊螺母 彈性墊圈和齒形鎖緊墊圈

33、 螺紋粘接劑（密封膠）選擇原則 螺紋尺寸 金屬材料,Page 70,4.2 螺栓連接防松方法,工作環(huán)境（溫度、介質(zhì)） 密封壓力 工藝 螺紋粘接劑（密封膠）使用方法,Page 71,4.2 螺栓連接防松方法,螺紋粘接劑（密封膠）拆卸方法 一般情況下，用普通方法（如扳手、螺絲刀）即可拆開。 當(dāng)選用膠的強度過高時，用普通方法不能拆時，可采用局部加熱法，將螺紋捏合處局部加熱，即局部加熱螺母或螺釘至232（參考）5分鐘，趁熱拆卸。,Page 72,4.2 螺栓連接防松方法,螺紋粘接劑使用實例 按照Q/CSR52.4標(biāo)準(zhǔn)使用膠粘劑的要求，保持預(yù)緊力、防止振動、防腐、防止意外扭轉(zhuǎn)，株洲電力機車公司目前主要

34、使用樂泰膠（如242、243、262等）螺紋鎖固劑，同時對涂膠工藝作了專門的規(guī)定。 防松性能試驗結(jié)果對比 對于如何評定緊固件的防松性能，目前國內(nèi)外普遍采用兩種標(biāo)準(zhǔn)的試驗方法。第一種是緊固件加速振動試驗方法（ISO標(biāo)準(zhǔn)或GJB 715.3），第二種是緊固件橫向振動試驗方法（GB/T 10431）。第一種方法目前在國內(nèi)主要用于航空航天系統(tǒng)，而其他系統(tǒng)多采用第二種方法。,Page 73,4.2 螺栓連接防松方法,防松性能試驗結(jié)果對比 表示試件未失效 A雙螺母 B有預(yù)緊力的開槽螺母加開口銷 C尼龍圈鎖緊螺母 D高鎖螺母 E無預(yù)緊力的開槽螺母加開口銷 F全金屬鎖緊螺母 G內(nèi)齒鎖緊墊圈 H外齒鎖緊墊圈

35、J輕型彈簧墊圈 K普通螺母,Page 74,4.2 螺栓連接防松方法,防松性能試驗結(jié)果對比 有預(yù)緊力的開槽螺母、涂厭氧膠的螺母以及尼龍圈鎖緊螺母的抗振松壽命最長，經(jīng)受長時間的激烈沖擊、振動后，仍無任何松動的跡象。也就是說，在各種緊固件的對比試驗中，它們的防松性能最佳。 過去認(rèn)為，雙螺母這種傳統(tǒng)的防松方法，其防松性能不高。試驗表明，采取正確的安裝方法，可使其保持較高的預(yù)緊力，其抗振壽命可顯著提高。,Page 75,4.2 螺栓連接防松方法,開槽螺母加開口銷的防松方法屬于機械固定件的鎖緊防松，具有很高的防松可靠性。但開槽螺母加開口銷的安裝方法對其防松性能有顯著的影響。不擰緊（即無預(yù)緊力）或擰緊不足

36、的開槽螺母，在激烈的沖擊、振動下，只能在一定時間內(nèi)防止螺母從螺栓上脫落。無預(yù)緊力的松連接在嚴(yán)酷的工作環(huán)境中會導(dǎo)致緊固件或被連接的其他構(gòu)件早期疲勞破壞。無預(yù)緊力的開槽螺母，由于開口銷在螺母槽內(nèi)受到反復(fù)沖擊和剪切力的作用，在經(jīng)受4萬多次的沖擊、振動以后，開口銷斷裂，螺母與螺栓分離，連接失效。 因此，對于在長期間內(nèi)經(jīng)受激烈沖擊、振動的開槽螺母，在安裝時，必須施加合理的預(yù)緊力。在螺母槽與螺栓銷孔對中裝配時，應(yīng)從擰緊方向扳擰螺母，使開口銷緊固在螺母槽內(nèi)，避免開口銷在槽內(nèi)移動，以防止連接的疲勞失效。,Page 76,4.2 螺栓連接防松方法,涂厭氧膠螺母的防松屬于不可拆卸的防松，其防松性能極佳。經(jīng)受長時

37、間振動試驗無松動跡象的螺母，厭氧膠對螺紋緊固件的粘合鎖緊能力很高，其抗振壽命很長也就不足為奇了。 尼龍圈鎖緊螺母在國內(nèi)外的實際應(yīng)用中早已表明其優(yōu)良的防松性能。國外有關(guān)專家甚至稱其為永不松動的鎖緊螺母。這種螺母的防松性能比其他鎖緊螺母高得多。其防松之所以如此可靠是由于螺母的尼龍圈緊緊箍住螺栓從而形成高彈性的橫向壓緊。在使用尼龍圈鎖緊螺母時，應(yīng)考慮尼龍圈的老化及溫度的影響，對有這方面要求的螺母，應(yīng)改變尼龍的材料或配方。,Page 77,4.2 螺栓連接防松方法,高鎖螺母屬于非圓收口的全金屬鎖緊螺母。試驗用的高鎖螺母是鋁合金螺母，與其相配的是鋼螺栓。較軟的鋁合金能更好地吸收外來的沖擊、振動能，所以它

38、比鋼制的全金屬鎖緊螺母的防松性能要好。 齒形鎖緊墊圈、彈簧墊圈以及沒有鎖緊特性的普通螺母，它們的抗振松壽命僅為尼龍圈鎖緊螺母的1%。相比之下，它們的防松性能很差，一般只用于不重要的場合。 實例 對于承受沖擊載荷較大的螺紋連接，株機公司要求避免使用普通彈簧墊圈，而采用高壓安全墊進(jìn)行防松。,Page 78,4.4 高強度螺栓連接的系統(tǒng)計算,基本介紹 德國工程師協(xié)會技術(shù)準(zhǔn)則VDI 2230高強度螺栓連接系統(tǒng)計算是根據(jù)德國對于螺栓連接的研究有關(guān)成果制定的，目的是向參加實際工作的設(shè)計師推薦一種計算方法，以幫助他們解決準(zhǔn)確確定螺栓連接參數(shù)這個通常比較困難的任務(wù)。 適用范圍 （1）鋼制螺栓 （2）牙型角6

39、0 （3）高強度螺栓，即性能等級8.8到12.9,Page 79,4.4 高強度螺栓連接的系統(tǒng)計算,（4）一般，工作載荷為軸向靜載荷，或軸向動載荷。其所受的力作用線與螺栓軸線平行。此外，可能還有彎曲力矩。 （5）計算表格中給出的數(shù)據(jù)M4至M39。本準(zhǔn)則可以用類推的方法用于其他材料制造的螺栓，強度較低或者強度不符合DIN EN 898-1（即ISO 898-1,GB/T 3098.1等同采用）規(guī)定的強度值,對于尺寸較大的螺栓（如大于M 39的規(guī)格），也可以用同樣的處理（計算）方法。,Page 80,4.4 高強度螺栓連接的系統(tǒng)計算,（6）本準(zhǔn)則應(yīng)用于接觸面尺寸在限制值以內(nèi)（尺寸G，見5.1.2.

40、2節(jié)），如果超過了限制值，此處的方法不再適用，否則會產(chǎn)生較大的計算誤差。 （7）材料性質(zhì)見表A1至A4、A7、A11和A12，這些數(shù)據(jù)只用于室溫條件下，即對于較高或較低的溫度必須予以修正。特殊的工作條件（例如有腐蝕）如沖擊載荷不能處理。,Page 81,4.4 高強度螺栓連接的系統(tǒng)計算,基本原理 VDI 2230的計算方法是一般的單個螺栓強度計算方 法（見我國一般的機械設(shè)計教材）的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，但是在理論與應(yīng)用方面有很大的不同。 （1）考慮了扭緊后結(jié)合面、釘頭和螺母支承面由于表面粗糙度引起的壓陷，引起的預(yù)緊力的減少量FZ。,Page 82,4.4 高強度螺栓連接的系統(tǒng)計算,（2）具體考慮扭

41、緊力的變化范圍。按采用的扭緊工具（如顯示扭矩的扳手），確定扭緊系數(shù)A（按表A8確定）。 擰緊系數(shù)A最大擰緊力FMmax/最小擰緊力FMmin （3）用計算法按零件的材料和尺寸確定螺栓和被連接件的柔度。 （4）考慮力作用點對傳力比D的影響，引入載荷導(dǎo)入系數(shù)n。,Page 83,4.4 高強度螺栓連接的系統(tǒng)計算,例題（VDI 2230 實例 B2） 已知條件 傳遞扭矩 13kNm 摩擦系數(shù) 0.15 節(jié)圓直徑 258mm 最小軸向力 0kN 螺栓數(shù)量 12 最大軸向力 10kN 被緊固法蘭材料（左/右） GG25/34CrNiMo6 被緊固法蘭厚度（左/右） 22mm/18mm 法蘭表面粗糙度（

42、左/右） N7/N8 螺栓強度等級 10.9 螺栓標(biāo)準(zhǔn) ISO 4014 緊固方法：使用帶顯示的力矩扳手,Page 84,4.4 高強度螺栓連接的系統(tǒng)計算,按Q/CSR 52.2附錄A近似確定螺栓尺寸 （1）螺栓連接傳遞作用力 軸向力：0kN 橫向力： （2）按圖A.3中的條件確定螺栓連接的尺寸，可得出螺栓尺寸為M16（性能等級為10.9）即 （M16-10.9）,,,Page 85,4.4 高強度螺栓連接的系統(tǒng)計算,VDI 2230方法求解 R0 初步確定螺栓公稱直徑，核算其適用范圍 每個螺栓所受橫向力 由于FA=0，使用扭矩扳手?jǐn)Q緊時按照表A7中AD的說明進(jìn)行。 A 與FQma

43、x最接近的較大的對比作用力為F=10000牛頓 B1 在動態(tài)橫向作用力FQ時向下4格，得到 FMmin=63000牛頓 C 使用扭矩扳手?jǐn)Q緊時向下1格，最終得出 FMmax=100000牛頓 D 在選擇強度等級10.9時，從表A7的第3欄中獲得螺栓尺 寸M16,,,Page 86,4.4 高強度螺栓連接的系統(tǒng)計算,附：表7A 確定螺栓的直徑范圍,,,Page 87,4.4 高強度螺栓連接的系統(tǒng)計算,R1 扭緊系數(shù) A1.6 R2 確定所需最小的夾緊力 R3 求工作載荷、彈性柔度S、彈性回復(fù)和載荷導(dǎo)出系數(shù) R4 求因為壓陷產(chǎn)生的預(yù)緊力喪失量FZ,,,

44、,,Page 88,4.4 高強度螺栓連接的系統(tǒng)計算,R5 要求的最小裝配預(yù)緊力按公式（R5/1）計算 R6 要求的最大裝配預(yù)緊力按公式（4.2/1）計算 R7 求裝配應(yīng)力和計算螺栓的尺寸 在90的最小屈服極限Rp0.2min時，安裝預(yù)緊力FMzul可以從表A1（ ）讀得 因為118800N95408N，所以滿足了需要的關(guān)系FMzulFmmax R13 求出擰緊扭距 根據(jù)表A1，對于選擇的螺栓（M16，強度等級10.9， ），確定擰緊扭距（使用螺栓頭摩擦系數(shù) ）， 。,,,,,,,,,,,,Page 89,4.4 高強度螺栓連接的系統(tǒng)計算,按濮良貴教授主編的機械設(shè)計高等教育出版社.第7版方法計算 螺栓分布圓直徑Dt258mm 每個螺栓所受橫向力 每個螺栓所需預(yù)緊力 取安全系數(shù)S4 螺栓強度等級10.9 S900MPa 許用應(yīng)力 螺栓小徑 查螺紋標(biāo)準(zhǔn)，取M30 如果取S3.5，257 MPa，d120.796mm，取M24,,,,,,,,Page 90,,,,,,謝 謝！,