螺栓螺母紧固原理讲解
螺栓连接紧固原理介绍
造成后果：导致螺栓滑扣，甚至拧断
错误做法：对于需用扭矩拧紧的重要螺栓，又图省事用活动扳 手去拧
造成后果：因扭矩不足而松动，酿成故障
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四、螺栓使用注意事项
6、螺栓使用常见误区
⑦锁止不当：重要螺栓装配后应采取防松装置锁止
采用开口销锁止时，常见的错误是用过细的开口锁或半片开口 锁锁止
在紧固过程中弹簧垫圈受力不均，有的会折断，使螺栓的预紧 力下降
或者产生偏心载荷，降低了螺栓的连接可靠性
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四、螺栓使用注意事项
6、螺栓使用常见误区
⑤垫圈过大：(GB/T 97.1-2002 表1中M5~M36：垫圈内径大于螺纹 大径0.3mm~1mm) 错误做法：由于缺少合适的垫圈，便用内径较大的垫圈代替 这样螺栓头部下面与垫圈接触面积小，垫圈的承压力或锁止力 下降，在振动和冲击载荷作用下，螺栓易松动 ⑥扭矩不符： 错误观点：认为螺栓应“宁紧不松”，于是便有意识地加大螺 栓的拧紧力矩
螺栓连接受力分析(二)
除了剪切力和拉力之外，还会受到：振动、温度、 侧向应力（风力、流量、压力等）、负载的改变 等其他的一些作用力
紧固不足 螺栓由于振动 或循环载荷而松脱 紧固过度 振动
压力
+/- C
o
裂纹
压力
法兰转动
颈缩 侧向应力 垫片过度压紧
垫片接触面损坏
没有压紧力
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三、螺栓紧固方法
应先松远离身体的一半螺栓，使残存的油、汽、水从对面排出， 以防被喷淋、烫伤
螺栓有胶水拧不开的情况：
大多数胶水是有机溶液，可以用香蕉水或酒精浸泡半个小时， 或用酒精棉花盖在螺栓上，时间长点，就可将胶水溶解
螺栓生锈拧不开的情况： 喷WD-40，等半小时后，喷雾会渗透到螺栓中间溶解锈块 其他方法：震动、润滑、火烤、电钻 螺栓滑牙拧不开的情况： 可用腐蚀性溶液，把螺栓慢慢腐蚀掉，如稀硫酸、盐酸 金属用酸，塑料用碱
螺栓螺母紧固原理讲解[优质ppt]
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金属缠绕垫片(SWG) 广泛应用于高温、高压的环境，不同的设计、金 属和非金属材料的组合能使之应用于多种不同场 合，抗腐蚀、抗有毒物质能力较强 .
环状金属垫片(RTJ) 最初应用于石油石化行业，适用于高温、高压的应用， 例如石油挖掘开采、阀、管道、高压反应容器
软式垫片(CNAF) 主要用于较低的压力和温度环境，例如水管、发 动机等
概述
任何两个用螺纹连接的部件
连接部件
和
螺栓和螺母
的
功能和工作原理
连接部件和工作原理
连接部件 连接部件中间放入垫片 用螺栓使部件连接在一起
连接部件和工作原理
压力 压力
螺栓被正确紧固
部件之间产生夹紧力
垫片被压紧， 并在连接件之间起到 密封效果
使连接件分离的作用力
除了内部的载荷，连接件可能会承受更多的分离载荷，它们包括 但也不局限于：
轻型润滑油
5
mu = 0.15
扭矩紧固
50% 螺母支撑面的摩擦力
10% 有用的螺栓残余应力 （极端情况，一般为30%)
40% 螺纹之间的摩擦力
扭矩紧固 – 润滑
摩擦点
在螺纹上涂上 润滑剂
在螺母表面使 用润滑剂
仅在螺柱/螺栓紧固部分的尾部
扭矩紧固 – 润滑
螺栓残余应力 (Tons)
11
使用钼润滑脂
10
mu = 0.1
9
8
7
6
特殊垫片设计 绝缘垫片，能够抗腐蚀。它们大多也能抵御油、气管 道中的杂散电流，增加连接件阴极保护的有效性，减 少电解腐蚀
螺栓原理
小结:
螺栓连接的应用并不只限于管道 螺栓在部件连接面产生压紧力 螺栓的工作原理是被拉伸然后回缩 螺栓仅在弹性范围内工作。不同材料的螺栓的强度性能会有所区别。
永不松动的螺母原理
永不松动的螺母原理
永不松动的螺母，是一种特殊设计的螺母，其原理是通过增加摩擦力或阻尼力来防止松动。
这种螺母常用于需要长时间保持紧固状态的场合，如高速运动或振动环境下的设备。
其原理主要有以下几个方面：
1. 自锁设计：这种螺母在设计上采用了一种自锁结构，使其在受到外力作用时能够增加摩擦力，从而防止螺母自行松动。
常见的自锁结构包括采用锥形或球形的嵌合面，使螺母在受到负载时产生摩擦力，阻止其松动。
2. 高阻尼材料：螺母材料的选择也是保持其紧固状态的关键。
使用高阻尼材料可以增加摩擦力，使得螺母在负载下不易松动。
这类材料通常具有较好的耐磨性和抗蚀性，能够在长时间使用中保持良好的自锁效果。
3. 嵌合设计：螺母与螺栓的嵌合设计也是影响其松动性能的重要因素。
在设计上，可以采用不同的嵌合方式，如螺母的尺寸与螺栓的尺寸配合得更加紧密，或者在螺母内部设置特殊的结构，增加螺栓与螺母之间的摩擦面积，从而提高螺母的自锁能力。
这种永不松动的螺母在工程中有着广泛的应用，特别适用于高振动环境下的设备或需要长时间保持紧固状态的场合。
它的设计原理和材料选择使其在极端工况下能够保持可靠的紧固效果，提高设备的稳定性和安全性。
螺栓 原理
螺栓原理
螺栓是一种常见的机械连接件，用于连接两个或多个零件，通过外力将螺母拧紧实现固定。
它的原理可以分为以下几个方面：
1. 原理一：摩擦力
螺栓和螺母之间的连接通过摩擦力来实现。
当螺栓和螺母被拧紧时，由于其表面粗糙度，螺栓和螺母之间会产生一定的摩擦力，使它们无法相对滑动，从而固定住被连接的零件。
2. 原理二：拉伸力
当螺栓和螺母被拧紧后，通过外力施加在螺栓上，螺栓受到拉伸力的作用。
这种拉伸力会使螺栓和螺母之间产生一种相反的表面压力，从而增加了连接的紧密度。
3. 原理三：分散载荷
螺栓连接的零件通常承受着各种载荷，如拉力、剪力、扭矩等。
螺栓连接可以将这些载荷分散到被连接的零件上，使其均匀承受力的作用，从而提高连接的牢固度和稳定性。
4. 原理四：防松功能
螺栓连接还具有防松的功能。
当螺栓被拧紧后，由于螺栓和螺母之间的摩擦力和拉伸力的作用，使其难以自行松开，从而保证了连接的可靠性。
综上所述，螺栓的原理主要包括摩擦力、拉伸力、分散载荷和防松功能等。
它们共同作用，使螺栓能够实现可靠的连接，广泛应用于机械、建筑、汽车等领域。
螺栓螺母紧固原理讲解
影响因素
接触面的粗糙度、润滑条 件以及紧固力大小都会影 响摩擦力的大小。
弹性变形与塑性变形阶段分析
弹性变形阶段
01
在初始紧固阶段，螺栓和螺母主要发生弹性变形，此时卸载后
变形可恢复。
塑性变形阶段
02
随着紧固力的增加，螺栓和螺母逐渐进入塑性变形阶段，此时
卸载后变形不可恢复。
影响因素
03
材料性质、紧固速度以及温度等因素都会影响弹性变形和塑性
变形的程度。Βιβλιοθήκη 预紧力与松弛现象探讨预紧力概念
预紧力是在紧固过程中施加在螺栓上的初始拉力，用于保证连接 的紧密性。
松弛现象
长时间使用后，由于振动、温度变化等因素，螺栓连接可能会出 现松弛现象，导致预紧力下降。
影响因素
材料蠕变、振动幅度、温度波动以及紧固件的松紧程度等都会影 响松弛现象的发生和发展。
04 影响紧固效果因素剖析
紧固件作用
紧固件在机械设备中起到传递载 荷、保持零件间相对位置以及防 止松动等重要作用。
常见紧固件类型与特点
螺栓连接
螺钉连接
由螺栓、螺母和垫圈组成，通过螺栓的旋 转和螺母的锁紧实现紧固，适用于承受较 大载荷和需要经常拆卸的场合。
利用螺钉直接旋入被连接件的螺纹孔中， 实现紧固连接，适用于连接厚度较薄的零 件。
垫圈
指垫在被连接件与螺母之间的零件。一般为扁平形的金属环，用来保 护被连接件的表面不受螺母擦伤，分散螺母对被连接件的压力。
受力特点及传递方式
受力特点
在紧固过程中，螺栓受到预紧力的作用，此力通过螺栓的轴 向拉伸产生。预紧力的大小直接影响连接的紧固效果和可靠 性。
传递方式
预紧力通过螺栓的轴向拉伸传递到被连接件上，使被连接件 之间产生压紧力，从而实现紧固连接。同时，由于螺栓和被 连接件之间的摩擦作用，预紧力还能产生一定的防松效果。
紧固器原理
紧固器原理简介紧固器是指用于连接和固定物体的装置，广泛应用于工程领域和日常生活中。
本文将详细探讨紧固器的原理，包括紧固器的分类、使用原理以及常见的紧固器类型和应用。
紧固器分类机械紧固器机械紧固器是指通过机械原理实现连接和固定的装置，主要包括螺栓、螺钉、螺母、垫圈等。
1.螺栓：螺栓是一种带有螺纹的固定连接件，通常带有一个螺纹孔和一个可旋转的螺母。
螺栓的原理是通过螺纹的形状，使其与螺母相互咬合，从而实现紧固效果。
2.螺钉：螺钉与螺栓类似，也是一种带有螺纹的连接件，不过通常没有螺母，可以直接固定在物体上。
螺钉也是通过与物体的螺纹孔相互咬合来实现紧固效果。
3.螺母：螺母是一种带有螺纹孔的连接件，用于与螺栓或螺钉配合使用。
螺母的原理是通过与螺栓或螺钉的螺纹相互咬合，实现紧固效果。
4.垫圈：垫圈是一种圆盘状的紧固件，通常用于在螺栓、螺钉和螺母之间增加接触面积，分散紧固力，防止松动和破坏。
粘合剂紧固器粘合剂紧固器是指通过粘接剂将物体连接在一起的装置，主要包括胶水、胶带、胶囊等。
1.胶水：胶水是一种液态的粘接剂，通常通过涂布在物体表面，待胶水干燥后，物体就会紧密粘结在一起。
2.胶带：胶带是一种具有粘性的带状物，通过将其贴在物体上，胶带上的胶层可以将物体紧密粘合在一起。
3.胶囊：胶囊是一种装有胶粘剂的小容器，通常是两个容器分别装有胶粘剂的两个组成部分，通过将两个容器内的胶粘剂混合在一起，再涂布在物体表面，达到紧固效果。
力学紧固器力学紧固器是指通过力学原理实现物体连接和固定的装置，主要包括钳子、夹子、卡簧等。
1.钳子：钳子是一种具有两个可移动夹持部分的工具，通过收缩或展开钳口来夹住物体，并实现紧固效果。
2.夹子：夹子是一种具有两个可夹持部分的装置，通过调节夹子的位置和张力来实现物体的连接和固定。
3.卡簧：卡簧是一种弹簧形状的紧固器，通过其弹性来实现物体的夹持和固定。
紧固器使用原理不同类型的紧固器有不同的使用原理，但整体来说，紧固器的使用原理可以归纳为以下几个方面。
螺纹连接防松的原理
螺纹连接防松的原理螺纹连接防松的原理是通过起到自锁作用的力矩，使得螺纹连接中的螺母紧固在螺栓上，防止其自行松动。
主要有以下几个方面的原理：1. 摩擦力原理：螺纹连接中，螺纹的外侧滑动摩擦力能够产生一定的摩擦力矩，使得螺纹连接更加牢固。
螺栓与螺母之间的接触面是通过摩擦而不是直接的接触，因此摩擦力的大小直接影响着螺纹连接的牢固性。
2. 形状力锁紧原理：螺纹的形状通常是螺旋状的，螺栓和螺母之间的螺纹相互契合，形成形状力，增加了连接的摩擦力和锁紧力。
螺纹连接的结构设计使得螺纹在紧固过程中产生轴向力和切向力，通过形状力的牵引作用，使其在螺纹连接中形成自锁效应。
3. 压力力锁紧原理：螺纹连接中紧固过程中的压力力锁紧原理是指由于螺母在螺纹连接过程中受到一定压力，使其产生一定的压力力矩，从而达到紧固松动的效果。
紧固力的大小取决于螺纹直径、螺纹参数和材料强度等因素，借助于这种压力力锁紧原理，螺纹连接能够在一定程度上防止松动。
4. 螺距角自锁原理：螺纹连接中，螺栓和螺母之间的螺纹具有一定的螺距角，通过这一角度的设计，使得连接时形成自锁效应。
螺纹的螺距角决定了螺母在受到外力时所产生的预紧力和锁紧力，通过合理设计螺距角可以提高螺纹连接的可靠性和防松能力。
5. 预紧力原理：螺纹连接的紧固过程中，施加预紧力可以达到一定的防松效果。
预紧力是指在螺纹连接中施加在螺栓上的力，通过合理地施加预紧力，使得连接中产生高于运行力的紧固力，从而提高连接的抗松动能力。
综上所述，螺纹连接防松的原理主要包括摩擦力原理、形状力锁紧原理、压力力锁紧原理、螺距角自锁原理以及预紧力原理。
这些原理通过相互作用，在螺纹连接中形成自锁效应，使得螺母紧固在螺栓上，从而防止松动，保证连接的牢固性。
螺母锁紧方式
螺母的锁紧方式“ 螺母的锁紧方式主要有不可拆卸式、依靠增大摩擦力、机械固定等多种方式来起到防松止动的作用，其中依靠增大摩擦力来起到锁紧作用的螺母广泛应用于各个行业。
在正式介绍螺母的锁紧作用之前，我们首先了解下摩擦力在螺纹紧固中的重要力学作用。
”一、斜面原理-螺纹紧固件原理螺纹紧固件的基本力学原理借用了斜面原理，它展示出了摩擦力对螺纹紧固的重要意义。
斜面原理：假设一个物体置于水平面呈β角的斜面上，我们将沿斜面方向推动这个物体，若此斜面为光滑表面，即不考虑摩擦力因素，物体处于匀速直线运动状态时，其平行于斜面的下滑力等于其向上的推力。
若想使物体加速运动，必将需要一个大于GSINβ的力。
若β角较小，GSINβ的力也就越小，也就是说倾斜角越小，我们需要的力就越小。
这就是所谓的斜面原理。
那么请思考螺纹与斜面原理有什么关系？螺纹的拧紧过程就好比在斜面上推重物，我们将斜线看做是螺纹线的展开，物体的重量相当于螺栓的预紧力F。
同时连接副在实际工作中，斜面上存在着摩擦力，有效的安装力=F*SINβ+F*COSβ*u。
其中的摩擦力公式为f=FN*u。
FN即为F*COSβ，螺纹接触面的正压力，u则为摩擦系数。
根据整体计算方法可看出预紧力、螺纹间的摩擦系数以及螺纹升角都是影响有效安装力的重要因素。
当我们要达到某一预紧力，可以适当减小其摩擦系数，亦或降低其螺纹升角。
从斜面原理中我们可以看出摩擦力在螺纹连接副中起到重要的力学作用。
二、螺母的锁紧方式螺母的锁紧方式主要有不可拆卸式、靠增大摩擦力、机械固定式。
不可拆卸式a.冲点铆接冲点铆接是使紧固件产生局部变形以达到防止连接松脱的目的。
其操作方法是将紧固件拧紧后，用冲点铆接的方法使螺栓（或螺钉）螺母产生局部变形，阻止其相互运转。
此种方法虽然防松效果可靠，但是对紧固件本身具有一定的破坏性，多用于不需拆卸的使用环境。
b.锁紧粘合剂的粘结这是一种通过螺纹表面涂覆粘合剂，经固化后可使相互配合的螺纹紧密粘合以防止螺纹连接松脱的防松形式。
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mm (e.g. 3.5)
标准直径 (英寸)
标准直径 (mm)
▪ 螺母的对边尺寸可由下面的公式计算为 : (螺栓直径x 1.5) +0.125 例如： 1 1/4” 8UN Bolt (1.25 x 1.5) + 0.125 = 2” A/F
A/F = 对边尺寸
对于 M33 到 M85 的米制尺寸螺栓
等于 螺栓残余应力 *
• 螺栓残余应力 = 预紧力 螺栓在紧固后剩余的应力
精品课件
扭矩紧固
▪ 用扭力扳手施加的力矩会转化成三种力：
1. 拉伸螺栓的作用力 +
2. 克服螺栓螺纹摩擦的作用力 +
3. 螺母和连接部件表面摩擦的作用力
精品课件
扭矩紧固
50% 螺母支撑面的摩擦
力
10%
有用的螺栓残余应力 （极端情况，一般为30%)
螺栓能承载的拉力载荷速算*：面积** X 屈服应力
*准确的数值还需要考虑润滑等其他因素 **面积应为应力截面积， 速算用直径可参考0.85-0.92螺栓标准直径
精品课件
螺母和螺栓的标识
精品课件
螺栓和螺母的标识
两种常见的螺纹形式:
英制尺寸：3/4-8*3”
米制尺寸: M20-3.5*150
8 TPI
. 环状金属垫片(RTJ)
最初应用于石油石化行业，适用于高温、高压的应用， 例如石油挖掘开采、阀、管道、高压反应容器
软式垫片(CNAF)
主要用于较低的压力和温度环境，例如水管、发 动机等
特殊垫片设计
绝缘垫片，能够抗腐蚀。它们大多也能抵御油、气管
道中的杂散电流，增加连接件阴极保护的有效性，减
少电解腐蚀
我们通常会想到石油石化管道和法兰，但是…
精品课件
概述
任何两个用螺纹连接的部件
精品课件
连接部件
和
螺栓和螺母
的
功能和工作原理
精品课件
连接部件和工作原理
连接部件 连接部件中间放入垫片 用螺栓使部件连接在一起
精品课件
连接部件和工作原理
压力 压力
螺栓被正确紧固 部件之间产生夹紧力 垫片被压紧， 并在连接件之间起到 密封效果
精品课件
螺栓原理
小结:
▪ 螺栓连接的应用并不只限于管道 ▪ 螺栓在部件连接面产生压紧力 ▪ 螺栓的工作原理是被拉伸然后回缩 ▪ 螺栓仅在弹性范围内工作。不同材料的螺栓的强度性能会有所区别。
▪ 螺栓应力必须足够大以抵抗部件在使用过程中各种使部件分离的应力，但同时 应力也不能太大而造成连接件的损坏
▪ 压力容器或管道通常需要垫片来防止泄露
弹性范围
屈服强度
塑性范围 极限抗拉强度
螺栓失效
破坏点
应变
应力
精品课件
螺栓材料
▪ 在对紧固件进行拧紧时，了解紧固件材料的强度标准是非常必要的
▪ 有许多材料可以适合制造紧固件，对材料的选择基本是根据许多不同因 素，例如： ▪ 应用的场合 ▪ 对负载的要求 (材料强度) ▪ 安装的方法
精品课件
螺母和螺栓的标识
40% 螺纹之间的摩擦力
精品课件
扭矩紧固 – 润滑
螺母的A/F 尺寸 每次增加 5mm :
▪ M33 x 3.5
50mm A/F
▪ M36 x 4
55mm A/F
▪ M39 x 4
60mm A/F
小于M33 的螺栓 A/F 尺寸大约可计算为： 1.5 x 螺栓直径
精品课件
螺栓的涂层
▪ 在对紧固件进行拧紧时，需知道紧固件的表面涂层
▪ 紧固件表面涂层的种类有很多，如何选择涂层的材料 需要考虑很多因素，其中包括：
螺栓必须预紧到一个额定的数值以抗衡在部件工作中所承 受的所有载荷
如果工作载荷超过了此数值会导致螺栓失效并造成部件分 离
精品课件
螺栓和螺母的工作原理
▪ 螺栓作用类似弹簧 由螺栓连接的部件也类似弹簧
精品课件
螺栓和螺母的工作原理
▪ 胡克定律
固体材料受力之后，材料中的应力与应变(单位变形量)之间成线性关系
精品课件
使连接件分离的作用力
除了内部的载荷，连接件可能会承受更多的分离载荷，它们包括 但也不局限于：
• 振动 • 温度的循环作用 • 侧向应力(风力, 流量, 压力等等) • 负载的改变
例如: 当一驾吊车在起吊重物时, 在物体刚离 地 和在半空中承受的负载时不一样的
因此螺栓必须被正确的紧固到正确扭矩以承受会 使连接件分离的附加的作用力
▪ 部件的使用工况 ▪ 对防腐蚀的要求 ▪ 阴极保护 ▪ 装饰作用 ▪ 适合安装的方法
精品课件
含有垫片的连接
精品课件
垫片压紧
包含有垫片的部件安装
压力
压力
螺栓被正确紧固 部件之间产生夹紧力 垫片被压紧， 并在连接件之间起到 密封效果
精品课件
垫片种类
常用垫片种类
金属缠绕垫片(SWG)
广泛应用于高温、高压的环境，不同的设计、金 属和非金属材料的组合能使之应用于多种不同场 合，抗腐蚀、抗有毒物质能力较强
螺栓原理
精品课件
螺栓原理
▪ 介绍 ▪ 第一次就正确紧固 ▪ 什么是螺栓连接 ▪ 螺栓和螺母的功能和工作原理 ▪ 有垫片的螺栓连接 ▪ 小结
精品课件
连接完整性 – 目标
受控紧固
‘第一次就正确紧固’
安全性
重做的成本 潜在的事故隐患
过度紧固 没有紧固
灾难
可靠性 排放 / 污染
精品课件
概述
▪ 什么是螺栓连接？
振动
压力
+/- oC
压力
侧向应力
精品课件
螺栓和螺母的作用
定义:
螺栓和螺母的主要作用在于将两件构件用准确的作用
力连接在一起，以防止在设备运行的过程中出现松动的现象
。
紧固不足
螺栓由于振动 或循环载荷而松脱
垫片接触面损坏
没有压紧力
紧固过度
裂纹
法兰转动 颈缩 垫片过度压紧
精品课件
螺栓和螺母的作用
在螺栓已经紧固的情况下，部件所承受的工作载荷会降低 部件之间的压紧力
▪ 六角螺母和螺栓的标识
螺母材料等级
螺栓材料等级
螺母 AF 尺寸 (对边尺寸
)
螺栓直径
螺母下表面 平整的接触面
螺栓上表面 刻有型号等标示
精品课件
螺母和螺栓的标识
生产商
第一个数 =1/100 螺栓材质公称 抗拉强度 100×8 = 800 N/mm2
第二个数 =螺栓材质的屈强比值 0.8
公制螺纹
两数相乘得出屈服应力 800*0.8 = 640 N/mm2
精品课件
扭矩紧固
精品课件
扭矩紧固
▪ 什么是扭矩? 作用力使物体绕着支点转动的趋向
旋转
力
精品课件
扭矩紧固
▪ 什么是扭矩紧固? 通过旋转紧固件的螺母部分来对紧固件施加预紧力的应用
紧固件的拉伸 (预紧力)
精品课件扭矩紧固源自我们测量施加的扭矩我们想要测得的是夹紧力
精品课件
扭矩紧固
施加的扭矩
减去
摩擦损失