從螺紋看我們的工業

zerowing

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：

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：

              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。





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。

參考牙型圖：d3是計算的根本圓角后的直徑。如圖。

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。

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！





補：對其中公式作了更新，補充了丟失的平方符號。

抄了把單刀

好東東

阿難和松山

+100，好東西！！

mfka

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。

mfka

      “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？

zms9439

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

mfka

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？

六級士官

我愁，不會吧！這次還是圍繞這個螺紋吵起來

成形極限

“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。

zero321

又吵，真沒勁，有這功夫電視劇都看兩集了