CN108661996A - 一种利用螺栓长径比防松的方法 - Google Patents

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戴英良
尹莎
李冰
程纪杰
杜倩
李朕
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B35/00—Screw-bolts; Stay-bolts; Screw-threaded studs; Screws; Set screws

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

本发明提供了一种利用螺栓长径比防松的方法，通过改变螺栓安装环境调整螺栓安装的有效长度调整螺栓长径比达到螺栓使用过程中的防松目的，安装螺栓的有效长度是指螺栓紧固的工件的绝对厚度。本发明中的方法区别于传统的摩擦防松、机械防松和永久防松方法，只需要加长螺栓长度就能防松，减小了加工难度，用到的零件数量少，装配简单。

Description

一种利用螺栓长径比防松的方法
技术领域
本发明涉及螺栓防松设计领域，具体涉及一种利用螺栓长径比防松的方法。
背景技术
大型设备运转时往往伴随较大的振动，而振动过大往往是设备异常停机或损坏的直接原因。对于动载设备而言，受载荷或工况变化的冲击，设备承受不平衡力及力矩，振动是无法彻底规避的，那就必须将振动转移至设备底座/地基，此时设备与底座/地基间的连接是否紧固就变得尤为重要，而螺栓连接是应用最广泛的连接方式之一。
不同规格、不同等级的螺栓需要不同的扭矩，来提供满足机械使用要求的预紧力。但设备厂家一般仅会推荐配套螺栓的规格，而对螺栓长度却没有相应说明；对用户或成橇商来讲，选用多长的螺栓最合适？或者，相同规格、相同等级，仅在长度上有差异时，其在重载或振动工况下选用多长才更有利于防松？这是螺栓强度设计及工程实践中的重要问题，但目前在任何标准规范中都没有体现。
发明内容
本发明的目的克服现有技术的不足，提供一种利用螺栓长径比防松的方法，本发明中的方法区别于传统的摩擦防松、机械防松和永久防松方法，只需要加长螺栓长度就能防松，减小了加工难度，用到的零件数量少，装配简单。
本发明的目的是通过以下技术措施达到的：
一种利用螺栓长径比防松的方法，通过改变螺栓安装环境调整螺栓安装的有效长度调整螺栓长径比达到螺栓使用过程中的防松目的，安装螺栓的有效长度是指螺栓紧固的工件的绝对厚度。
进一步地，螺栓的长径比调整为不小于12。
进一步地，螺栓的长径比调整为12。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
区别于传统的摩擦防松、机械防松和永久防松方法，只需要加长螺栓长度就能防松，减小了加工难度，用到的零件数量少，装配简单。
解决了在某些重载场合，传统防松方式不适用或不经济的难题。
在保证防松效果的同时，最大限度地保证操作性，节省设计空间和成本。
可与传统防松方式配合叠加使用，防松效果更优越。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。
附图说明
图1是现有技术中螺栓紧固工件的结构示意图。
图2是应用本发明后增加螺栓长度调整螺栓长径比起到更好防松效果的工件紧固结构示意图。
图3是螺栓防松曲线图，其中纵坐标表示松弛因子，其数值越小结构越稳固，横坐标表示螺栓长径比。
其中，1、工件，2、支撑板。
具体实施方式
如图1至2所示，一种利用螺栓长径比防松的方法，通过改变螺栓安装环境调整螺栓安装的有效长度调整螺栓长径比达到螺栓使用过程中的防松目的，安装螺栓的有效长度是指螺栓紧固的工件的绝对厚度。
实施例中图2中的螺栓通过增加支撑板2改变工件1安装的螺栓的有效长度增强防松性能，在图中有效长度的起止用A表示，本实施例中用此方法说明本发明中方法的一种具体实施情况，其他类似运用本发明增强螺栓防松性能的方法均属于本发明的保护范围。
不同长度的螺栓，都有其屈服点所对应的极限伸长量，不是可以无限伸长的，也就是说通过打扭矩使螺栓产生的应力也是有限的，最大锁紧至屈服点。
根据胡克定律F＝kx，k为劲度系数，x为螺栓伸长量。材料在弹性变形阶段，其应力和应变成正比例关系，劲度系数K是比例系数的表征，K越大表示提供相同应力产生的形变也就越小，反之K越小表示提供相同应力产生的形变也就大。对于相同规格、相同等级，仅长度有差异的三条螺栓L、L1、L2(劲度系数分别为k、k1、k2)来说，已知L＝L1+L2，那么根据公式k＝k1×k2/(k1+k2)，在规格、等级相同的条件下，k只与长度有关系，也就是说螺栓越长劲度系数k越小，提供相同应力产生的形变也就越大。设备运行过程中，作用在螺栓上的不同方向的载荷会很快让螺栓松动，短螺栓相对于长螺栓来说，K值偏大，提供相同的预紧力产生的形变x本来就偏小，螺栓轻微松动就会对形变x产生较大的影响，螺栓长度越短，由螺栓轻微松动造成的预紧力损失也就越大，预紧力损失越大反过来也让螺栓松动的更快，形成恶性循环，最终导致紧固失效。而对于长螺栓来说螺栓轻微的松动对于形变x的影响并不大，预紧力的损失也是微小的，紧固效果要远远好于短螺栓，而且螺栓越长，防松效果越好，但在实际工程实践中，螺栓长度过长，一是不利于操作，二是浪费宝贵的设计空间，三是螺栓过长会产生额外的成本，大量试验数据表明，对于重载/振动设备的紧固，螺栓的长径比宜取12以上。
图3为是螺栓防松曲线图，其中纵坐标表示松弛因子，其数值越小结构越稳固，横坐标表示螺栓长径比，图中随螺栓长径比的增大，松弛因子减小即螺栓的防松性能越好。图上也显示螺栓的长径比宜取12以上，接近防松的最好效果，螺栓的长径比超过12后，松弛因子趋于平缓，即螺栓长径比取12为保证防松效果时最经济的数值。
本发明中的通过调整螺栓长径比防松的方法与其他传统防松方法可以配合使用，传统螺栓防松方法包括对顶双螺母、弹簧垫圈、尼龙圈锁紧螺母等方法。

Claims (3)

1.一种利用螺栓长径比防松的方法，其特征在于：通过改变螺栓安装环境调整螺栓安装的有效长度调整螺栓长径比达到螺栓使用过程中的防松目的，安装螺栓的有效长度是指螺栓紧固的工件的绝对厚度。
2.根据权利要求1所述的一种利用螺栓长径比防松的方法，其特征在于：螺栓的长径比调整为不小于12。
3.根据权利要求1所述的一种利用螺栓长径比防松的方法，其特征在于：螺栓的长径比调整为12。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN201461689U (zh) * 2009-07-21 2010-05-12 任旭辉 防松长螺栓
CN202718989U (zh) * 2012-08-02 2013-02-06 尚振边 一种可拆卸组合式防松防滑膨胀螺栓
CN204878248U (zh) * 2015-08-05 2015-12-16 王传坤 一种加长六角连接螺母
CN106523507A (zh) * 2016-12-02 2017-03-22 江西洪都航空工业集团有限责任公司 一种螺栓防松装置
CN207261422U (zh) * 2017-08-10 2018-04-20 宁波遵航汽车零部件有限公司 一种带自锁功能的堵头螺丝

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