【聚焦】紧固件选用:汽车连杆螺栓的结构选用

汽车材料网2022-08-02 15:50:48

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      发动机的连杆螺栓都采用屈服强度高和冲击韧性好的中碳合金钢或铬镍钼合金钢,如35CrMo、42Mn2V、40MnB和30Ni3Cr2Mo等。

      连杆螺栓承受的是变应力,因此要采取各种措施来提高它的疲劳强度,并且避免螺栓承受附加应力。



提高连杆螺栓疲劳强度的方法有


    (一)减小螺栓的刚度

      降低螺杆螺栓刚度的办法是减小螺栓光杆部分的直径和增加螺栓的长度。

      螺纹根部有应力集中,是螺栓的薄弱环节,从杆身和螺纹段等强度角度出发,可以将杆身直径小于螺纹根部直径(一般杆身直径约等于螺纹直径的0.8倍)。从降低螺栓刚度,提高螺栓的疲劳强度考虑,这样做是合适的。

      在这里指出,增大被连接件刚度,从而提高连杆螺栓的疲劳强度出发,被连接件之间应避免采用软质垫圈,更不允许采用弹簧垫圈。


    (二)改善螺纹的载荷分布

      理论和实践都证明,在螺栓螺母连接结构中,由于工作时螺栓主体材料发生的是拉伸变形,螺母主体材料发生的是压缩变形,结果使导致螺纹各圈上的载荷分布极不均匀。资料表明,约65%左右是在螺母支撑面算起的第一、二圈螺纹处疲劳断裂。

      为了改善螺纹的载荷分布,方法之一是将螺纹的头几圈切成10~15°的倒角。由于这几圈螺纹变形容易,便将一部分载荷转移到后面各圈的螺纹上,使整个载荷分布均匀。改善螺纹载荷分布的另一种方法是采用受拉螺母,采用受拉螺母后,螺母的变形方向与螺栓一致,螺纹各圈的载荷也就比较均匀。


    (三)减小应力集中

      在截面变化处容易产生应力集中,造成疲劳断裂,因此,在截面变化处应采用圆滑倒角过渡。过渡圆倒角的半径一般不应小于过渡外杆径的0.2倍。


    (四)提高螺纹强度

      细牙螺纹对螺杆的消弱程度小,应力集中的情况比粗牙螺纹好,所以连杆螺栓一般采用细牙螺纹。


    (五)提高螺纹的表面质量

      螺栓杆身及过渡圆角的粗糙度,一般都应在0.04~0.08um以下,螺纹也应抛光到 0.04~0.08um。

      对螺纹根部应进行滚压,是金属表面产生冷硬层,并产生压应力。这样提高材料的机型性能以及缓和螺纹根部的拉伸应力集中,改善螺栓的疲劳强度。


    (六)用碾压螺纹代替切削螺纹

      用棒料车削的螺纹,内部的金属纤维被切断,强度降低。而用碾压法加工的螺纹,金属的纤维连续性和强度提高很多。同样,螺栓头部采用镦造方法,可以保持它的金属纤维连续性和高强度。

      减小螺栓的附加弯曲力矩,对螺栓头部支撑面相对于螺纹中心线,以及连杆大头螺母支撑面相对于螺栓孔中心线,都提出了不垂直度的专门要求。有资料表明,不垂直度由零增大到2°时,螺栓的疲劳极限下降40%。对于拧紧螺母时,防止螺栓转动的特殊螺栓头,应采用适当的方法来达到减少附加弯矩的目的。

      螺栓拧紧时,由于预紧力矩的作用,在螺纹和杆身上都会引起附加扭转剪应力,它的数值有时可以达到预紧应力的30~80%,所以经尽量避免。通常可以再拧紧之后,将扳手反向释放一个很小的角度,借以消除这种附加应力。

      螺栓拧紧后,长期在交变载荷下工作,有可能松动,是预紧力减小,为此必须采取防松措施。常用的有:防松垫圈、开口销、开槽螺母等。今年来还广泛使用镀铜防松法,它是在螺栓的螺纹部分镀上一层0.008mm~0.012mm厚的铜。这层铜在螺栓拧紧后产生塑性变形,使螺纹表面相互咬合,达到防止螺母回松的目的。


来源:慧聪网

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