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機械社區

標題: 從螺紋看我們的工業 [打印本頁]

作者: zerowing 時間: 2013-12-28 02:46
標題: 從螺紋看我們的工業
本帖最后由 zerowing 于 2013-12-30 16:23 編輯

貌似最近圍繞著螺紋這個話題扯了很多了，說實話，沒啥可扯的，基礎性的東西，說多了沒啥意思。讓8爺看了也笑話，笑話我們這一輩接不上班，哈哈。
前幾日又看到了@sivlerduck 大俠關于鋁件螺紋的帖子，http://bbs.cmiw.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=347086&extra=&page=1
于是，著實發現，我們的工業真的很有意思。

所以，還是說說這個螺紋。哪怕讓8爺再多笑話會兒，至少我希望通過我的敘述能讓更多的新人們重新認識下螺紋，認識下我們的工業基礎。

說螺紋連接，說螺栓選擇，絕大多數書上講得都是基于螺栓保證載荷的計算。也正因為如此，很多人都誤認為校核螺栓，校核螺紋連接強度只要看保證載荷就行了。哈哈，我曾經論述過，保證載荷和螺紋強度的關系，以及為什么多數時候你只校核螺栓載荷就夠了的原因。這里不重復了，給個鏈接，有興趣的大俠可以過去看。http://bbs.cmiw.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=344246&extra=
也正因為如此，我才發現，原來很多的新手們在面對非常規螺紋連接時是多么的無助和胡亂猜測。于是不妨重復下，至少講講我的理解，希望新手們在面對問題時有一個清晰的思路。

校核螺紋連接，特別是螺栓、螺釘與螺母、螺孔連接時，實際上要校核的有兩個方面。第一是母材抗拉能力，第二是螺紋本身的抗屈服能力。
1。對于螺栓、螺釘的校核。一方面，要校核其桿部的抗拉能力，即跟據手冊保證載荷值校核該螺栓、螺釘是否會被拉斷。另一方面，則要校核其螺紋部分是否會屈服，是否因為強度不夠被剪斷，而這部分，跟保證載荷沒有半毛錢的關系。
所以，當你面對一個滑絲或者螺紋屈服的螺紋連接問題時，你可以去找材料的缺陷問題，可以去找硬度問題，可以去找材料本身強度問題，可以去找螺栓大小是否選擇合適的問題，但唯獨不能去找保證載荷的問題，那是胡扯。
比如這兩個圖：
(, 下載次數: 328) (, 下載次數: 355)
同樣的螺栓，細牙的保證載荷永遠比粗牙大。如果你的螺栓桿沒有斷，而螺紋被剪掉了，你靠這個保證載荷能解決啥問題？如果粗牙的螺紋都屈服了，你換個保證載荷更大的細牙螺紋就沒問題了？哈哈，笑話！
于是，說到這兒，我們來說說什么是保證載荷！！！

跟據定義，保證載荷 = 保證應力 x 公稱應力截面積。
            保證應力 = 公稱屈服強度 x 保證系數
見下表：
(, 下載次數: 311)
            所以，所謂的保證載荷，校核就是第一理論強度的抗拉屈服能力，而不是抗拉拉斷能力。為什么不校核拉斷？因為對于螺紋連接，特別是有預緊的螺紋連接，屈服了，預緊力就沒了。
      所以，看完這些，你就應該明白，當你的螺紋失效被剪斷的時候，這個保證載荷不能幫你任何的忙。它只能保證你的螺栓桿高枕無憂！！

2。多數時候我們不校核母扣端強度，原因是母扣端多數情況下承載高于螺栓部分。校核母扣端也分兩個方面。一方面是螺紋強度校核。另一方面是母扣端壁厚部分的抗傾翻彎曲強度校核。
講母扣，就必須要說一種情況，那就是母扣機體材質問題。比如說在鑄鐵做螺紋孔，安裝吊耳，那么就會出現一種情況，當強度設計不足時，或者當疲勞強度設計不足時，母材端就會被拉斷。而這個，跟保證載荷也沒有半毛錢關系。哈哈。你要校核這個，就要校核螺紋根部的抗傾翻能力，校核螺紋牙根部的應力集中，特別是首牙螺紋根部的集中，以保證在疲勞狀態下，在集中部位不會形成裂紋，擴大并引發斷裂。

3。螺紋校核時，一般常用的辦法是認為螺紋是懸臂梁，然后校核其承載能力。簡單一點的就是直接校核螺紋根部的抗剪切能力和表面的抗擠壓能力。抗剪不夠的時候會滑絲，擠壓不夠的時候會粘扣。
滑絲不多說了，比較常見。粘扣的，可以去看看石油管材上那些API標準的錐扣。俺從來沒有見過這種螺紋被拉斷的，也沒見過管子拉斷的，但是螺紋粘連是很常見的。所以，你玩這些螺紋的時候，一定要做的一件事就是磷化！目的就是防粘。

4。保證扭矩是考慮螺栓在其最大軸向承載時螺紋副和螺栓帽部分的摩擦和力矩。這個力矩同牙型有關，同摩擦系數有關，同帽端部分的接觸面有關。

5。所謂的母端等級比螺栓端等級低一個等級，考慮的是均載螺紋牙受力。這個說起來比較復雜，有興趣可以再聊。螺紋牙受力均勻程度不僅影響承載，亦影響防松。

說完這些，再回到@sivlerduck 大俠的那個帖子里后面的結論部分。說說俺們工業的有意思的地方。
文中提到了螺的螺紋保證載荷。哈哈，我們來看看下面這個圖，然后對比下上面那個螺栓的截面積。

(, 下載次數: 245) 對比這看看，有沒有很有意思的地方。同樣的應力截面積！！！
動腦子想想，這倆的應力截面積怎么會一樣呢？
去翻翻應力截面積的算法，于是得到下面的公式。
(, 下載次數: 319)
參考牙型圖：d3是計算的根本圓角后的直徑。如圖。
(, 下載次數: 295)
所以，實際上，計算這種情況下對應的原始應力截面積計算公式有。
(, 下載次數: 271)
用這個，你再去算那些應力截面積就都和手冊上一致了。哈哈。
但是，你不感覺很奇怪嗎？對于螺栓，對于外螺紋部分你可以這么計算。對于內螺紋部分呢？為什么要用一個中空的根本不存在的截面積來計算保證載荷呢？哈哈，真的是很有意思！！

哈哈，8爺說我們的工業總體是頹勢，我一點也不奇怪。一個基礎性的東西，一個公眾性的東西都能玩成這樣的話，那確實是頹了，而且后代怕是連站起來都會困難的。

PS. 補兩個圖，關于應力截面積的。哈哈。注意文中的（male）字樣啊！

(, 下載次數: 277)
(, 下載次數: 241)

補：對其中公式作了更新，補充了丟失的平方符號。

作者: 抄了把單刀 時間: 2013-12-28 08:13
好東東

作者: 阿難和松山 時間: 2013-12-28 08:25
+100，好東西！！

作者: mfka 時間: 2013-12-28 08:43
中國的理論都是錯的？
螺紋作為基礎件，它的配套性理論不是中國獨創，在很長一段時期內是世界通用性理論。至于隨著理論研究的提高，新方法會不斷出現。

保證載荷是衡量螺紋的一個綜合性指標。
(, 下載次數: 268) (, 下載次數: 299)

作者: mfka 時間: 2013-12-28 09:02
   “你不感覺很奇怪嗎？對于螺栓，對于外螺紋部分你可以這么計算。對于內螺紋部分呢？為什么要用一個中空的根本不存在的截面積來計算保證載荷呢？哈哈，真的是很有意思！！”
   我們都不是搞基礎研究的，至于“為什么要用一個中空的根本不存在的截面積來計算保證載荷呢？”問題，你好好地研究，寫出一篇論文發表在《機械設計》雜志，挑戰那些專家！
   我只想提醒你一點：螺紋所謂的計算面積是一個截面的面積，螺紋旋合有很多牙，就有很多“中空的根本不存在的截面積”，把它們折算成一個截面的面積，或者說是當量面積。大家說是不是？

作者: zms9439 時間: 2013-12-28 09:09
個人看法：
細牙螺紋小徑大于粗牙螺紋小徑，面積增大；其次螺紋牙而言，牙高變小，對螺紋牙的彎曲應力減小，剪切應力變化不大，應該是細牙會比粗牙好一點；
螺母，也有螺紋大徑與外六方之間較大的面積存在，不應無視吧

作者: mfka 時間: 2013-12-28 09:18
(, 下載次數: 276)

這是樓主的一段言論，極端看不起中國人，這是不是數典忘祖？

作者: 六級士官 時間: 2013-12-28 09:33
我愁，不會吧！這次還是圍繞這個螺紋吵起來

作者: 成形極限 時間: 2013-12-28 09:57
“新手們在面對非常規螺紋連接時是多么的無助和胡亂猜測”，標準化的目的就是簡化有關設計計算，非常規的東西本來就不是新手玩的東西。
非標準的東西引起研究者的爭論也是很正常的，絕大多數人能把標準的東西弄個七七八八就可以了。
關鍵是國內的東西很多在標準上就打折扣，很多標準可以說是下限，制造者又制造出各種“非標”的標準件，讓人對整個標準體系都產生了懷疑，不得不選用更高等級的，或者直接用國外的東西。

作者: zero321 時間: 2013-12-28 10:13
又吵，真沒勁，有這功夫電視劇都看兩集了

作者: feng959688 時間: 2013-12-28 10:56
先收藏，回來看

作者: 黃海是我 時間: 2013-12-28 10:56
太高深，看天書一樣。

作者: zms9439 時間: 2013-12-28 11:18
發個公式，不知道對不對
粗略計算，相同旋合長度下，細牙螺紋各個應力都小一點

作者: 16443 時間: 2013-12-28 11:21
國內的螺栓問題主要是材料和工藝的問題

作者: mfka 時間: 2013-12-28 11:55
(, 下載次數: 88)

(, 下載次數: 87)

作者: 廣而學之 時間: 2013-12-28 12:03
討論

作者: 茉莉素馨 時間: 2013-12-28 12:06
其實螺母材料強度低于螺桿材料強度是有先決條件的
比如樓主所引用的原貼，使用的是鋁合金母材
螺栓連接一般是要求失效為螺桿斷裂，而不是螺母螺牙脫絲
所以關于螺母螺牙的計算肯定是不同于鋼對鋼的連接的
兩種材料的力學性質相差比較大，就需要仔細計算才能確定合適的旋合長度

其實就是，螺栓連接破壞的形式是斷裂還是脫絲
與直徑、材質、旋合長度等都是密切相關的

作者: xlf63 時間: 2013-12-28 12:32
社區又起風煙，
螺紋再現爭議。
各方大俠觀點，
土璧角落現現。

作者: 一重科技 時間: 2013-12-28 12:52
貌似又要開始吵架了！

作者: qdtruck 時間: 2013-12-28 14:49
有不同的見解，都可以擺上來，大家一起討論學習。但是過分的話語，就不要說了。大家都是技術人員，要互助，不能互掐！

作者: gjxg630 時間: 2013-12-28 15:07
學習

作者: 茉莉素馨 時間: 2013-12-28 16:12

mfka 發表于 2013-12-28 11:55

想想還是上個圖片吧
用彈性力學來分別求解以下幾種狀態，然后在做疊加
后來有限元成熟了，基本用個有限元算一下就都出來了
就像99\8前輩說的，這個方面的資料實在是太多了，沒必要爭什么
(, 下載次數: 108)

作者: zyz4190 時間: 2013-12-28 17:23
別介，我就喜歡這樣的爭論！

作者: 黃海是我 時間: 2013-12-28 18:23
本帖最后由黃海是我于 2013-12-30 14:23 編輯

mfka 發表于 2013-12-28 09:18
這是樓主的一段言論，極端看不起中國人，這是不是數典忘祖？

其實你不用叫，我就鄙視中國式理論。雖然洋人理論不一定對。當然我這句話是建立在現在的國內的環境。工業革命，中國人被逼著打開國門。電力電子革命。中國人被甩的遠遠。互聯網時代。技術被幾大巨頭壟斷。中國人只能拾人牙慧。現在智能化革命到來，作為標志性的工業機器人。中國人依然是門外漢。。事不過三。都第4次了。傻子都知道哪都有問題。哪都缺。諾貝爾自然學科目前為零。雖然我外行，但是我們天天車牙攻絲，買各種螺栓安裝產品。螺栓就不談了，就外六角和內六角都搞不好。

作者: 無效 時間: 2013-12-28 20:52
學習了

作者: LXNZJL52 時間: 2013-12-28 22:04
感覺螺紋一直很神秘，看大俠的文章，收獲不少

作者: 劉曉白 時間: 2013-12-29 12:13
很受益~

作者: sivlerduck 時間: 2013-12-29 17:10
本帖最后由 sivlerduck 于 2013-12-29 17:14 編輯

這幾天由于網絡等原因沒有及時上論壇，沒想到又開始舌戰了，呵呵。首先感謝zerowing大俠對螺紋理論進一步深入的講解。
說一下自己的感觸。很多人多說螺栓是一個簡單的問題，但是我覺得螺紋問題是一個機械方便最基本的問題，我們現在欠缺的就是對這些問題弄清弄透，只有這些搞透了，
下面是我能初步想到的我們日常工作中遇到的一些螺紋連接的問題，不知道大家是不是都能圓滿回答？
(1) 螺栓、螺母的強度級別；
(2) 為什么國外的12.9級螺栓比國內的12.9級的螺栓要耐使用？
(3) 為什么要規定螺釘的擰緊力矩？計算依據？擰緊力矩的范圍？能否給出一個普適的計算公式？
(4) 螺紋連接失效的方式？
(5) 螺紋連接的防松方式、防松技術？
(6) 螺紋設計的疲勞應力計算？
至少上述問題我現在還有好幾個沒有搞清楚。

中國機械社區是我認為目前國內機械方面最好的網站，里面有一批志同道合的機械方面的同志，每天大家分享著自己的問題、發現、感悟。但感覺沒有技術難度的文章一堆人回帖，關注。真要涉及的具體的技術總結問題，好多人就不發表言論了，也許是許多大俠不屑于這些低級幼稚的問題，也許是抱著教會徒弟餓死師傅的心理。但我認為，機械社區要做的更好就需要大家對許多基本的問題討論、辯論清楚。要不，我們的社區也就是一個資料全，灌水人多、發牢騷人多的社區。

也說一下我對許多大俠的感受，非常感謝zerowing大俠，對許多問題都是從理論上進行講解、答復，我們需要的是接地氣的專家，不是高高在上整天評論別人不會啊的“大牛”。為什么我們的基礎工業很爛，就是因為許多基本的東西大家都沒有搞清楚，在糊弄。

作者: xtw77wh 時間: 2013-12-29 19:43
樓主辛苦了

非常詳細。

作者: bianbingxiang 時間: 2013-12-29 22:05
今天看了一下午，獲益良多

作者: zh39204128 時間: 2013-12-30 09:31
希望0俠日后更多分享類似的分析！

作者: Michael0576 時間: 2013-12-30 10:46
‘馬克下’

最近在看材料力學、工程力學的書寫筆記，現在算是勉強聽的懂大俠們探討的學問了，但這還遠不夠、繼續看書、跟帖、深入精髓跟上零俠的節奏

作者: 嬌陽LI 時間: 2013-12-30 16:23
中國人的語言很有研究,當官的都是語言家, 鉆牛角鉆得都沒尖了, 從古至今都一樣, 不是抗日戰爭的教訓, 可能到現在我們還不知道螺絲到底有要怎么做才做得好--------其實到現在做得都還是不如別人的好.

作者: airlee~ 時間: 2013-12-30 20:07
學習了~

作者: pzfs1016 時間: 2013-12-30 21:40
普通的螺紋就有這么深的玄機，看來需要學習的東西真是多啊。感謝樓主，講解的很清晰。

作者: 蘇州syj 時間: 2013-12-30 23:01
分析地好

作者: linda112 時間: 2013-12-31 17:10
學習了，贊成樓主的看法，只是現在都不做設計了，轉行做維修，中國的機械行業真的缺乏理論支持

作者: jixiegaga 時間: 2014-1-1 21:36
佩服，能把基礎性的問題搞得這么有深度

作者: 李紅裔 時間: 2014-1-2 13:43
好東西啊

作者: 好奇D旁觀者 時間: 2014-1-2 15:55
建議寫完整發表

作者: pengzhh 時間: 2014-1-12 21:08
受益匪淺啊

作者: 紈綾衫 時間: 2014-7-9 14:34
佩服，各位的基礎知識這么扎實

作者: 傻孩子上大學 時間: 2014-8-28 15:10
正在細細研究。。。留個記號。

作者: 傻孩子上大學 時間: 2014-8-28 16:18
根據普通螺紋基本尺寸之間的關系，最后計算出 As=π/4·[d-(13H/12）]2，相當于大徑都減去了一個多的原始三角高度H。比螺紋的光桿還小呢。以這個直徑的圓，與螺紋沒有關系了，保證載荷真的和螺栓桿有關，和螺紋沒有關系。呵呵，不知道能不能這么理解。

作者: wsxm82 時間: 2014-11-29 22:42
留個記號，回頭好好學習
多謝樓主

作者: 國運昌久 時間: 2014-12-5 23:15
我擦，這個帖子我要收藏，好好看

作者: 降臺詩春 時間: 2015-4-27 16:45
云里霧里

作者: 791585799 時間: 2015-4-28 11:55
其實有爭論都不難理解，對所有貢獻的自己的知識的人我都報以敬意，無論知識的深淺，總有剛接觸的新手，都會有獲益的人

作者: 清風自來_ 時間: 2015-4-28 20:45
贊一個

作者: zhuchenyu0000 時間: 2015-5-9 09:53
好東西，慢慢看！

作者: 人云憶赟414 時間: 2015-11-20 12:33
看不懂

作者: 曹7941 時間: 2016-2-13 23:26
受教了

作者: 小飛人1001 時間: 2020-3-14 10:53
學習

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