螺栓预紧力确定.pdf

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SOLUTION工芝/工/関月/追断//组修/改
螺栓预紧力确定
李应华
(广东明阳风电产业集团有限公司研究院,广东中山528437)
摘要:以理论力学、材料力学理论为原理,结合工程实践,系统地介绍了影响螺栓预紧力因素、螺栓预紧时应力ー应变
特性及计算方法,给出螺栓预紧力确定依据。
关键词:螺栓;预紧,依据
中图分类号:TH1234
文献标识码:B
文章编号:1002-23382013)06-0206-02
引言
螺栓预紧力。螺栓在螺母拧紧时受到两种应力:①预紧力
螺栓预紧可提高连接可靠性及疲劳寿命,増强连接部引起的拉应力;②螺纹力矩引起的扭转剪切力。研究表
位紧密性和刚性,螺栓预紧力控制不当会导致连接失败。明,当螺栓承受的预紧拉应力(6,表示)达到其屈服强度
例如,当前风电行业中风机倒塌事故很多都是由于塔筒连(S.表示)的0.78倍时,螺纹沟底开始破坏,由此螺栓预紧
接螺栓预紧力过大或过小直接引起偶然过载和疲劳失效应力需满足6078这一前题条件,螺栓应变才能控制
而造成。因此确定螺栓预紧力在螺栓应用中非常重要。在弹性变形范围段,对一般机械螺栓连接,考虑工程实际
螺栓预紧力确定必须结合螺栓工作条件、力载荷影因素,通常取8=0.78。
响因素,根据材料力学理论和螺栓受力应力ー应变特性,
(2)螺栓结构简图
对螺栓进行受力分析后通过校核计算确定。
(图2)及装配连接受力x
2影响螺栓预紧力基本因素有三点
状况示意图(图3)
(1)螺栓材料的物理性能;(2)螺栓工作条件,如螺栓图3中,d-螺栓大
A-A
受拉还是受剪、承受静载还是变载等;(3)螺栓在动态工径,dー-螺栓中径,d-螺レ
况下疲劳强度。
栓小径,F-螺栓预紧
3螺栓受拉伸预紧力作用下应力ー应变特性
力,Tー螺栓与螺母间
图2
应力
(1)螺栓材螺纹副摩擦力矩,7-
料一般是碳钢或螺栓预紧螺母与支承
合金钢,其应变面摩擦力矩。
应力的变化規(3)期面力け算1多
不均匀塑性变形范围
律符合金属材料
①液压拉伸法预
均匀塑性变形范固
应力ー应变曲线紧螺栓方式螺栓预紧
弹性变形范围
图(见图1);8。-力的计算
图3
图1应力ー应変曲线変/材料弹性极限;
F=6,A
8一材料屈服强式中,A、螺栓螺纹有效截面面积,A=T-(d,2);已知6,=
度;δ,-材料抗拉强度。
K·6,K-预紧系数,一般取K=0.7;-蜾栓螺纹危险面计
(2)材料应力-应变曲线图表明,材料试件在应力作算直径,d=(d+d2)2,dy=d-H16,-螺栓螺纹的原始三角
用下其应变由弹性形变至破坏断裂过程可分为三个阶高度。
段:①弹性变形范围段,此段材料试件应变应力为线性关
把已知代人式(1)得:F=K1(6d1+6d2-lH)-8./576(2)
系,遵守胡克定律;②均匀塑性变形范围段,此段材料试
从式(2)可知,决定螺栓预紧力计算值有三个因素:
件应变应力为非线性关系,从弹性极限应力开始至屈服预紧力系数、结构尺寸及材料物理性能。
强度应力结東;③不均匀塑性变形范围,当试件加载应力
②扭力扳手力矩法预紧螺栓方式螺栓预紧力的计算
达到材料屈服强度后再继续增加,试件变形呈不规则状
T=K2?F?d=T+72= Fd,tan(A+p,M2+Ffd/2
况,变形加剧(即出现缩颈现象),应力很快到达极值一材
=Flditan(A+, )+/,/2
(3)
料抗拉强度,而后急速减小,材料断裂。给连接螺栓施加T为公称预紧扭力矩;d=(d,+d)2为螺母支承面平均直
预紧力时应以控制其应变在弹性变形范围段为原则。
径为支承面摩擦系数;λ为螺纹升角;p,为螺纹当量摩
4螺栓预紧力的确定一受力分析和校核计算
擦角。
(1)根据螺栓的应变应力规律,可依其受力状况确定
取K=[dtan(Ap,)d+fdd2,代入(3)式,螺栓预紧
206机械工程师2013年第6期
工/工系/目/迫断//维修/改 SOLUTION
涂布机自动供料系统的设计方案
叶永锋
(南孚电池有限公司,福建南平353000)
摘要:基于锂电池极片的浆料特性和涂层质量的要求,设计方案有效地解决了狭缝挤压式涂布的自动供料问题,为后续
实现良好的涂布效果提供可能
关键词:锂电池极片;浆料;供科;狭缝挤压涂布
中图分类号:TM911
文献标识码:B
文章编号:1002-283332013)06-0207-03
1引言
可换算出相应的单位时问内供给的溶剂(浆料)体积量。
涂布是生产锂电池极片的关键工序之一。锂电行业3方案制定
内,传统的浆料凃覆技术较多采用的是转移式涂布的方
我们开发的锂电项目的涂布工艺采用的是间隔双面
式。而现今,在国内,狭缝挤压涂布( Slot die coating)的方单层涂布(简称间隔涂布)的方式,因此,与涂布机配套的
式,越来越被大家接受,也必将成为将来的一种涂布应用自动供料系统的方案也应根据其特点来设计。考虑到浆料
趋势。利用该技术和设备,我们可以制造出涂层(膜厚)均中溶剂的理化特性,方案制定时应考虑安全、环保和密封
涂布面积稳定和表层美观的高品质电池极片。该涂布的要求。相应地设计方案示意图如图1所示。
技术适合较大规模的电池板片生产,满足高质量的锂电池「放位位さ置、手动医力変这継5
临时存料容器
狭缝模具
需求。相应地,狭缝挤压涂布技术对浆料的质量和相应的「隔2
过滤器7
供给方式均提出了更高的要求。
早在2006年,我们已经开始应用狭缝挤压涂布技术
过渡缸3/单螺杆菜4/泄压阀6
换向网8
于锂电池正极极片的制备,但当时国内普遍使用的是转移
式涂布方式,因此,此间碰到的各种问题,均需要我们锂电
浆料缸1
可节流阀10
气动阀9
开发项目组自己摸索着寻求解决途径。正极浆料的自动供
图1自动供料系统的设计方案示意图
料系统所碰到的问题便是其中之一。众所周知,良好的供1業料缸系3过红4单杆系5压力变送器
料系统不仅能够确保供料粘度稳定、避免过程中的脉冲及
6泄压7.过滤器8换向阀9.电磁阀10.可调节流阀
气泡问题,还能解决现在精密涂布存在的表观缺陷和浆料
该自动供料系统主要由浆料缸1隔膜泵2、过渡缸3、
长期存放问题。
单螺杄泵4、压力变送器5、泄压阀6、过滤器7、换向阀8、
2设计依据
电磁阀9和可调节流阀网10等组件组成。根据浆料的理化
涂布机的供料系统的设计,应以满足单位时间内涂布特性,原则上,所有与之接触的金属材质的配件或机构尽
所需的浆料量为基本要求。作为供料系统中各组件选型的可能都采用316或316L不锈钢材质;相关的密封件则尽
依据,理论上的基本供料量,我们可以通过如下公式计算:可能采用聚四氟乙烯材料。各主要组件之间的管路接头,
0=(CWXWXV)100000
均采用316L不锈钢的快接接头和快接卡箍来配合联接,
式中,Q单位时间内的浆料需要量, kg/min;CW-单位面积的这样,便于拆装和维护;浆料输送的管道,则采用内径1英