【摘要】：螺栓連接是最常用的緊固手段之一,在傳遞扭矩和力、保證結(jié)構(gòu)密封性等方面具有至關(guān)重要的作用。在動(dòng)態(tài)載荷如振動(dòng)、沖擊以及隨機(jī)載荷等的作用下,螺栓松動(dòng)是螺栓連接結(jié)構(gòu)失效的主要形式之一,其不僅能夠引發(fā)機(jī)械異響或介質(zhì)泄漏等問題,甚至還會(huì)造成嚴(yán)重的工業(yè)事故。鑒于螺栓松動(dòng)行為的重要性,國內(nèi)外對其展開了廣泛而深入的研究,由于松動(dòng)機(jī)制復(fù)雜繁冗,學(xué)術(shù)界對其至今尚未形成統(tǒng)一而全面的認(rèn)識。因此,開展螺栓松動(dòng)試驗(yàn)的研究,具有重要的理論價(jià)值和工程意義。本論文利用自行設(shè)計(jì)的連接件和搭建的試驗(yàn)裝置,研究了外載荷作用下螺栓的松動(dòng)影響因素和機(jī)理,主要研究內(nèi)容和主要結(jié)論如下:針對橫向循環(huán)載荷作用下單螺栓連接件進(jìn)行了松動(dòng)試驗(yàn),結(jié)果表明:夾緊力會(huì)隨著循環(huán)次數(shù)的增加而減小;外載荷位移幅值越大螺栓連接越易發(fā)生松動(dòng)。螺栓松動(dòng)發(fā)生的直接原因是隨著螺栓服役壽命的增加,夾緊力的減小使得螺栓不足以產(chǎn)生有效連接。隨著循環(huán)次數(shù)的增加,滯回線的包絡(luò)面積會(huì)相應(yīng)地減小,表明外載荷克服各個(gè)接觸面摩擦力所需的力或功減小,同時(shí)也會(huì)影響螺栓松動(dòng)過程中的滑動(dòng)模式和接觸階段。針對螺栓裝配位置,利用試驗(yàn)裝置研究了其對單螺栓松動(dòng)行為的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明:螺栓和螺栓孔對中裝配時(shí),螺栓孔壁和螺栓之間不易發(fā)生剪切,螺栓的連接性能好且可靠性高;螺栓與螺栓孔之間非對中裝配時(shí),螺栓和螺栓孔壁之間易發(fā)生接觸而發(fā)生剪切,使得螺栓夾緊力損耗較大,易發(fā)生松動(dòng),連接性能差且連接壽命低。因此,螺栓裝配時(shí)控制螺栓的對中精度能夠有效提高螺栓的連接性能,保證螺栓連接的服役壽命。該分析為螺栓的工程應(yīng)用和螺栓防松提供可靠的理論依據(jù)。利用試驗(yàn)機(jī)和自行設(shè)計(jì)的螺栓組連接件研究了橫向載荷下螺栓組的松動(dòng)行為。試驗(yàn)結(jié)果表明:在橫向載荷作用下,螺栓組在剪切作用下連接件的連接壽命較低且易發(fā)生松動(dòng),若復(fù)合載荷作用時(shí),螺栓組連接件壽命高且可靠性好。其原因是橫向載荷下沿螺栓軸向只存在夾緊力,接觸面上的正壓力較小,則接觸面上的摩擦力較小;復(fù)合載荷下,沿螺栓軸向存在載荷或載荷分量,則接觸面不易發(fā)生相對滑動(dòng)且螺栓連接抵抗滑動(dòng)的能力增加,發(fā)生螺栓松動(dòng)的可能性較小。該分析說明了改變工作載荷的作用方向有助于螺栓結(jié)構(gòu)的防松和連接可靠性的提高�；谝陨侠碚摲治龊驮囼�(yàn)研究,本文闡述了螺栓松動(dòng)過程中外載荷位移幅值對螺栓的影響,驗(yàn)證了循環(huán)載荷的作用過程中螺栓頭和接觸面之間的滑動(dòng)模式及所存在的接觸階段;闡明了裝配位置和載荷方向?qū)β菟ㄋ蓜?dòng)行為的影響,也闡明了裝配的對中度和螺栓服役時(shí)的載荷方向?qū)β菟ㄟB接可靠性的影響。該研究為螺栓的工程使用和和防松提供可靠的理論支撐。
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH131.3
【圖文】：

第 1 章 緒論有重要的學(xué)術(shù)意義和能指導(dǎo)實(shí)際的工程意義。制造業(yè)領(lǐng)域處于快速發(fā)展的階段，需要改進(jìn)和以及密封性能等方面的綜合水平，以優(yōu)化工業(yè)研究意義和價(jià)值對我國工業(yè)的貢獻(xiàn)將更加顯著狀或者螺紋以來，已有許多科學(xué)家和研究者對其基米德發(fā)現(xiàn)了螺紋螺旋的原理，經(jīng)過一系列研-1 所示。螺紋螺旋的使用不僅促進(jìn)了社會(huì)生產(chǎn)要的貢獻(xiàn)。

圖 1-2 Junker 螺栓松動(dòng)試驗(yàn)機(jī)]研究了橫向載荷下螺栓松動(dòng)的問題，同時(shí)提出了控制預(yù)緊矩至螺栓材料的塑性極限可獲得螺栓的最大預(yù)緊力，該法對緊力的影響提供了有力的理論支撐。Sakai[31, 32]利用試驗(yàn)方松動(dòng)行為，從相對滑動(dòng)的角度上解釋了螺栓連接件松動(dòng)的原滑動(dòng)存在臨界滑移量，若超過臨界滑移量會(huì)產(chǎn)生相對滑動(dòng)，因。Pai 和 Hess[2, 33, 34]通過理論分析和試驗(yàn)數(shù)據(jù)研究了橫向的行為，預(yù)測了載荷作用時(shí)螺栓夾緊力的變化趨勢，并利了橫向剪切載荷對螺栓連接的影響，他們認(rèn)為螺栓頭和連接栓連接松動(dòng)的發(fā)生。Zadoks[35]研究了橫向振動(dòng)載荷下螺栓的載荷的激勵(lì)之下螺栓要發(fā)生旋轉(zhuǎn)就必須克服螺紋之間的摩的必要條件是螺栓松退扭矩必須大于摩擦扭矩，否則不會(huì)發(fā)[36-39]研究了橫向動(dòng)態(tài)循環(huán)載荷作用下螺栓的松動(dòng)行為，從，并且提出螺栓的松動(dòng)過程具有階段性，存在兩個(gè)階段：第相對運(yùn)動(dòng)非常小，夾緊力的下降來自于材料塑性變形的釋放

扭矩至螺栓材料的塑性極限可獲得螺栓的最大預(yù)緊力，該法對研預(yù)緊力的影響提供了有力的理論支撐。Sakai[31, 32]利用試驗(yàn)方法的松動(dòng)行為，從相對滑動(dòng)的角度上解釋了螺栓連接件松動(dòng)的原因的滑動(dòng)存在臨界滑移量，若超過臨界滑移量會(huì)產(chǎn)生相對滑動(dòng)，其原因。Pai 和 Hess[2, 33, 34]通過理論分析和試驗(yàn)數(shù)據(jù)研究了橫向振動(dòng)的行為，預(yù)測了載荷作用時(shí)螺栓夾緊力的變化趨勢，并利用究了橫向剪切載荷對螺栓連接的影響，他們認(rèn)為螺栓頭和連接件螺栓連接松動(dòng)的發(fā)生。Zadoks[35]研究了橫向振動(dòng)載荷下螺栓的松界載荷的激勵(lì)之下螺栓要發(fā)生旋轉(zhuǎn)就必須克服螺紋之間的摩擦動(dòng)的必要條件是螺栓松退扭矩必須大于摩擦扭矩，否則不會(huì)發(fā)生人[36-39]研究了橫向動(dòng)態(tài)循環(huán)載荷作用下螺栓的松動(dòng)行為，從材釋，并且提出螺栓的松動(dòng)過程具有階段性，存在兩個(gè)階段：第一的相對運(yùn)動(dòng)非常小，夾緊力的下降來自于材料塑性變形的釋放；快，螺栓和螺母之間有明顯的相對運(yùn)動(dòng)或旋出的行為，其試驗(yàn)中如圖 1-3 所示。

【參考文獻(xiàn)】

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1 于澤通;劉建華;張朝前;周俊波;彭金方;馬利軍;朱e

本文編號：2792424