应用场合
预紧力
1、螺纹连接时为了达到可靠而紧固的目的,必须保证螺纹副具有一定 的摩擦力矩,此摩擦力矩是由连接时施加拧紧力矩后,螺纹副产生了预紧力而获得的。预紧力的大小与零件材料及螺纹直径等有关。对连接后有预紧力要求的装置,其预紧力(或拧紧力矩)数据可从装配工艺文件中找到。控制螺纹预紧力的方法可利用专用的装配工具:如测力扳手,扭矩板手,电动、风动板手等。2、带传动中,安装时带预先张紧在轮上,受到的拉力称为预紧力。
3、对于轴承,也是在使用前,就已经通过静螺栓、压盖等给他提前施加一个力,这也叫预紧力。
4、弹簧预紧力就是预先考虑的最大弹性恢复力和弹性时间维持力。、
5、在后张法预应力工艺中会使用预紧力这个概念。在群锚施工中,为提高锚具的锚固效率,应预先对需要同时张拉的数根钢绞线逐个预紧,然后同时张拉,施工过程中只控制总张拉力就可以了。预紧的意义在于保证同一锚具内的各个单根在张拉前松紧一致,以便在工作阶段共同发挥作用。预紧力一般不大,大约为其应承受张拉力的十分之一。具体到施工时还要根据孔道长度、孔道摩擦、设备行程等情况来确定。
6、我国古代建筑工匠中流传这样一句俗话:“紧车铆子邋遢房,桌子板凳手摁上”也是指在工作中容易松动连接部位应该施加预紧力。
7、汽车风挡玻璃是用橡胶条卡在车体上的,橡胶条为H型,一个口卡住玻璃,对面的口卡住车体,卡的要很紧密,这就是预紧力,卡得紧才能保证玻璃装得稳当,卡接处不漏水。
有关计算
螺纹联接的预紧力矩计算
M=K×P×d×10kgf.m
K:
拧紧力系数 d:螺纹公称直径P:
预紧力(也可查下表) P=σ×AA=π×d/4 d:螺纹部分危险剖面的计算直径
d=(d+d)/2 d= d-H/6 H:螺纹牙的公称工作高度
σ =(0.5~0.7)σσ螺栓材料的屈服极限kgf/mm (与强度等级相关,材质决定)
K值查表:(K值计算公式略)
摩擦表面状况 | K值 |
有润滑 | 无润滑 |
精加工表面 | 0.10 | 0.12 |
一般加工表面 | 0.13~0.15 | 0.18~0.21 |
表面氧化 | 0.20 | 0.24 |
镀 锌 | 0.18 | 0.22 |
展开表格预紧力P查表
公称直径 | 预紧力 P (kgf) |
强度级别 |
4.6 | 5.6 | 6.6 | 6.9 | 8.8 | 10.9 |
M8 | 610 | 770 | 920 | 1380 | 1640 | 2300 |
M10 | 970 | 1220 | 1450 | 2190 | 2590 | 3650 |
M12 | 1410 | 1770 | 2110 | 3180 | 3760 | 5300 |
展开表格影响因素
预紧力的大小,除了受限于螺钉材料的强度外,还受限于被联接件的材料强度。当内外螺纹的材料相同时,只校核外螺纹强度即可。对于旋合长度较短、非标准螺纹零件构成的联接、内外螺纹材料的强度相差较大的受轴向载荷的螺纹联接,还应校核螺纹牙的强度。如某型产品弹性元件的固定,因螺钉连接的基材是压铸铝合金YL113,其强度远低于优质碳素结构钢20的强度,就应校核铝合金上螺纹牙型的强度,主要是螺纹材料的剪应力及弯应力。
预紧方式和转速的影响
定压预紧下,随转速的提高轴承径向刚度略有增加,而轴向和角刚度迅速降低。定位预紧下,轴承径向,轴向和角刚度均随转速的提高而迅速增加,但轴向和角刚度的增加比较平缓。陶瓷球轴承的刚度变化规律与全钢轴承相似,但变化较为平缓。定位预紧下,内圈和球的离心力,以及摩擦热的作用使内外圈的接触载荷增加,同时外圈接触角减小,内圈接触角增大,从而使接触刚度增加,但外圈接触角的减小使轴向和角刚度的增加变缓。定压预紧下,球的离心力增大使外圈接触载荷增加,同时接触角减小。
由于内外圈允许轴向位移,而内圈接触载荷基本不变,但接触角增大。热位移和离心位移对内外圈接触载荷和接触角几乎没有影响。尽管外圈法向接触刚度增加,但内圈法向接触刚度基本不变,串联作用的结果使径向刚度有所增加,但不大,而外圈接触角的减小使轴向和角刚度显著减小。
预紧力
预紧力
定位预紧下,陶瓷球轴承的刚度小于全钢轴承,而定压预紧下,陶瓷球轴承的刚度大于全钢轴承。定位预紧下,全钢轴承的接触载荷比陶瓷球轴承高一倍以上,尽管陶瓷球弹性模量高,全钢轴承刚度大于陶瓷球轴承。而定压预紧下,内圈接触载荷变化不大,陶瓷球弹性模量高使陶瓷球轴承刚度大于全钢轴承。
预紧载荷的影响
随着预紧载荷的增加,轴承的径向、.轴向和角刚度随之略有增加,但影响很小。与定位预紧相比,这一影响对定压预紧比较显著。这是山于预紧载荷增加使内外圈接触角增大,同时也使接触载荷增加,从而使径向、轴向和角刚度都有所增大。但是,预紧载荷引起的接触载荷和接触角变化,与转速和零件位移引起的变化相比较小,因此,对轴承刚度的影响有限。这也是定位预紧下的变化小于定压预紧的原因。
沟道曲率半径的影响
随着内外圈沟道曲率半径的增大,径向、轴向和角刚度随之减小,但是这一影响很小,只有定位预紧下刚度的变化稍为明显一些,这是由于沟道曲率半径增大使接触变形量增大。因此,一般选择沟道曲率半径时可以不考虑它对刚度的影响
。
球数的影响
定位预紧下,球数增加使径向、轴向和角刚度略有增加。球数增加使刚度增加,但同样预紧载荷下,球数增多将使接触载荷减小,它们共同作用的结果虽然能使轴承的刚度增加,但较少。
定压预紧下,球数增加使径向刚度随之明显增加,而当转速增加到一定值时轴向和角刚度反而随之降低,但变化很小。这是由于定压预紧下,球数增加尽管使内圈接触载荷减小,但同时使内圈接触角减小,它们的共同作用使轴承径向刚度明显增加,而轴向和角刚度略有减小。
预紧力
因此,球数增加时应相应提高预紧载荷,只有当接触载荷相同时一,增加球数才能使轴承刚度增加。球径的影晌
定位预紧下,球径增大,径向、轴向和角刚度随之略有增加。球径增大使球的离心力增大,外圈接触角减小,内圈接触角增加,但同时使内外圈接触载荷增大,它们联合作用的结果使轴承刚度增大。由一于定位预紧下离心力变化对接触载荷的影响较小,因此球径变化对刚度的影响很小。
定压预紧下,球径增大径向刚度随之增加,而轴向和角刚度反而降低,但影响较小。这是由于球径增大使球的离心力增大,内外圈接触角减小,外圈接触载荷增加,而内圈接触载荷基本不变,因此径向刚度增加,而轴向和角刚度略有降低。因此,减小球径不仅改善速度性能,而且不会降低刚度性能。这也从理论卜证明了减小径球是目前主轴轴承的发展趋势之一。
有关变化
轴承刚度随预紧力的变化
预紧力
趋势随着轴承预紧力的增加,轴承径向刚度变大,使得主轴系统的加工精度和工作效率有明显提高,改善了主轴的工作性能。因此,在实际工矿中,在允许的范围内提高预紧力是有重大实际工程意义的。但是,随着预紧力的增高,轴承温度增高,轴承生热也会增加,进而使得主轴系统温度提高,严重影响轴承的工作寿命和主轴的工作性能。因此,在温升允许的条件下,尽量的提高预紧力是涉及主轴传动系统需要考虑的一个重要因素。