从紧固件的设计角度,详解紧固件选用因素

小小螺丝哪都离不了,那么在选用螺丝紧固件的时候,我们要考虑哪些因素呢?

对于这个问题,大家应该都有一些共识,如性能是否满足需求、好不好装卸、维修保养方不方便、能不能符合工件外观要求等,还有成本这个终极目标是否可以更低。

这里,作为紧固件制造业中的一员,我们还是从紧固件设计本身来聊聊,选择紧固件要考虑的问题。

紧固件的连接方式决定了其种类和用途

紧固件连接方式一般有:

螺栓、螺钉、双头螺柱和螺母或者螺纹孔配合,多用于承受载荷较大的高强度连接副上,其结构简单且稳定;

自攻螺丝和预制孔配合,多用在将重量较轻的物体固定在金属薄板上,如固定室内装饰、小型电器类的零件等;

卡扣管夹嵌入式配合,用在将线束等小直径管路固定嵌入钣金内;

卡箍环箍锁紧配合等,多用在低压液压系统或者气压系统、冷却管路上等。

不同的紧固连接方式需要使用对应种类的紧固件,同时不同的连接方式的用途也有所不同,选择紧固件时要充分考虑这一因素。

紧固件的性能等级和规格怎么选?

在设计之初,每个螺丝紧固件的强度、摩擦系数等有着明确的标准,虽然预紧力需要根据不同的扭矩控制策略有所区别,但是在某种扭矩控制策略下,其最下预紧力还是可以却低鞥的。

当得出连接点所需的最小预紧力后,就可以对比哪种规格的螺栓可以提供的最小预紧力大于它,就可以选择其中成本最低的规格和性能等级了。

该选用方法步骤:确定连接方式,明确所承受的载荷形式,如抗拉载荷、剪切载荷、复合载荷等;根据连接方式确定连接副的工作载荷;计算出螺栓会承受的轴向载荷和切向载荷;确定最小夹紧力;校核被夹紧件的面压力,防止压溃;确定所需紧固件的规格、性能等级。

紧固件的头型选择要注意什么?

螺丝紧固件常用头型有很多种,不同的头型可以满足不同的转配空间、拧紧程度、连接外观等要求,螺丝的头部主要起到承载和扳拧的作用。

这里再给大家分享一张图,大家可以看看比较常见的五种头型在选用时的注意事项。

紧固件的锁紧方式也很重要

紧固件螺纹连接是要能够锁紧被连接件的,要避免松动、松脱,常见的紧固件锁紧方式有:螺栓-锁紧垫圈组合件、锁紧螺母(全金属锁紧螺母、非金属锁紧螺母)、锁固胶等。

不同的锁紧方式特点不同,适应的工况有所区别,在选用紧固件时,也要考虑到锁紧方式。如螺栓-锁紧垫圈组合件不适用于机械性能8.8级及以上的螺钉或螺栓;全金属锁紧螺母虽然耐温性好,但是不适用于要经常拆卸的连接工况中;非金属锁紧螺母耐冲击性、抗震性、重复使用性比全金属锁紧螺母好,但是耐温性较差,就不能用在高温工况中;锁固胶分为微胶囊预涂式锁固胶和尼龙锁固胶,前者的使用温度更高,但是不能重复使用,拆卸后需要更换新的紧固件并且还有清理螺纹孔。

紧固件表面处理方式的选用原则

紧固件表面处理方式的选择需要考虑到以下因素:

外观,紧固件的颜色要和被连接件匹配,不同的表面处理方式其外观颜色不同,如果不做要求,多选择银白色;

防锈需求,根据使用工况对防腐蚀性能的要求,来选择可以达到对应防锈等级的表面处理;

机械性能等级,紧固件性能等级高于8.8级时,不建议采用镀锌钝化的表面处理方式,建议采用非电解锌片涂层;

紧固件硬度,弹簧垫圈等所有硬度高于HV的紧固件,如果采用镀锌钝化处理易出现氢脆失效,故不建议硬度高的紧固件采用镀锌钝化的表面处理方式。

螺栓和螺母的等级如何匹配?

螺母和螺栓、螺柱、螺钉等的机械性能等级匹配,一般如图:

在选择时,性能等级高的螺母可以代替等级低的螺母,如12级的螺母可以代替10级的螺母和8.8级的螺栓、螺钉、螺柱来配合。

基材材质与螺栓配合长度的选择

紧固件的螺纹连接中,不光涉及螺母和螺栓等紧固件之间的配合,还涉及与被连接件、基材的配合,不同材质的基材,能够承受的连接应力不同,因而就需要使用啮合长度不同的螺栓,而啮合长度的计算需要根据螺纹材质的剪切强度要求来设计。

通常情况下,螺栓、螺柱等和螺母装配后,其末端应该超出螺母顶面2-3个牙为佳,当螺栓拧入盲孔时,还需保证螺栓的长度不得和盲孔产生干涉。

如何选用紧固件,你学会了吗?

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