緊固件螺紋擰緊長度作用的深度分析
緊固件螺紋機械性能，不管是按美標、通標、國標、日標，對各項性能檢測項目的螺紋長度都有要求，那么如果你設計了一個螺紋孔，你可能會琢磨：到底需要多少扣螺紋就能保證一個堅固合格的螺栓副呢？有人說7牙就夠了。螺栓在被緊固的時候會變長一點點，整個螺栓的軸力都由螺紋扣來承擔，但是落在每一扣的載荷是不同的。因為這種螺栓伸長，第一扣螺紋所占螺栓軸力的比例是最高的，然后按螺紋扣順次比例降低，而超過六扣的螺紋將不再承受螺栓軸力，處于基本可以認為自由的狀態(tài)，不再為螺栓副的堅固有任何幫助。有參考數(shù)據(jù)說第一扣螺紋所占的比例高達47%，另外，也有“鐵芯哥”版本，按照一般光彈實驗的結果來看，首牙承載一般都在34%以上。施必牢的結果是我見過最大的，64%。（施必牢是不是有意夸大這里就不談了）
說7牙。一般基于兩個基本原則一個用途。
談論7牙螺紋連接，一個前提是討論以承載為主的螺紋連接。如果是其他用途的，則說7牙并不合適。比如干式密封螺紋。
兩個原則，第一就是載荷的分布。由于對于多數(shù)螺紋而言，前3-4牙已經(jīng)基本分擔了絕大部分載荷，理論上講，多數(shù)人認為后面的螺紋已經(jīng)沒有“用”了。但實際中，由于加工誤差、首略屈服等實際因素影響，同時考慮一個分擔總量變化的事實，多數(shù)時候應在3-4牙的基礎上增加2圈的有效螺紋，同時考慮起始部分和末端的不完整螺紋，7圈就成了一個呼之欲出的數(shù)字。而“工作圈數(shù)”，也可以理解為“配合總圈數(shù)”，意思是所有接觸可進行載荷傳遞的螺紋圈數(shù)。因此必須強調一點，這個圈數(shù)中是包含不完整螺紋的。因此也可以理解為 有效圈數(shù)+1。以ISO和SAE的標準來看，前者強調一個公稱直徑長，后者強調6圈的有效螺紋圈數(shù)。因此，也可以說，常說的7圈基本原自于此。
第二是導向原則。螺紋連接，不單是一個承載問題，同時還有旋合導向的問題。常用螺紋一般都存在旋合間隙，這使得旋合很輕松。當然，很多不規(guī)范的廠家出的螺紋制品就很難講了，有的間隙很大，有的卻是過盈。對于螺紋連接來說，因為旋合間隙的存在，使得螺紋承載本身更傾向于沿徑向的偏載。因此，選用的有效螺紋數(shù)越小，這種偏載的情況越嚴重，旋合中，容易因偏載產生導向自鎖，使整個螺紋連接不能按預定條件預緊或者提前損壞螺紋牙。（當然，小鼻子很好的利用了這種偏載效應，因此在防松上有很大的建樹。）直徑越大，這種情況就越明顯。其本質是導向長度。因此，對于公稱直徑較小的螺紋連接來說，3牙也好3牙半也好，對導向的影響并不大，可以正常使用。但對于大直徑的連接來說，3-4牙是不夠的。一個實際中很容易碰到的例子，同樣直徑的兩組螺紋連接，如果牙數(shù)相同，比如都是3牙，直徑越大，粗牙的螺紋相對細牙的就越容易旋合。因為相同條件下，粗牙的導向長度更長。
最后捎帶幾句。對于細牙螺紋的使用，本身則應更加小心。我們說7牙也好，3牙也罷，一般多指粗牙狀態(tài)。對于細牙螺紋來講，由于螺紋牙的懸臂撓彎假設更不易發(fā)生，因此，純剪形式的破壞以及密螺距下帶負載旋合產生的熱熔磨損是主要破壞形式。因此，對于細牙螺紋來說，無論是牙數(shù)過少還是過多，都是不合理的選擇。過少，則因單個螺紋承載能力下降易被剪掉，過多，則容易因為熱熔導致旋合磨損。另外，某些研究表明，細牙螺紋的載荷分配略優(yōu)于粗牙螺紋，也標示著應當適當選擇更多的牙數(shù)，只要這個數(shù)量不致產生磨損。所以檢測是很重要的標準，實際應用更是應該考慮的因素。
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