簡介
螺紋連線 - 形成
螺紋連線
將一直角三角形繞在直徑為的圓柱表面上，使三角形底邊與圓柱體的底邊重合，則三角形的斜邊在圓柱體表面形成一條螺鏇線。三角形的斜邊與底邊的夾角，稱為螺鏇線升角。若取一平面圖形，使其平面始終通過圓柱體的軸線並沿著螺鏇線運動，則這平面圖形在空間形成一個螺鏇形體，稱為螺紋。
螺紋連線 - 分類
螺紋分類
根據平面圖形的形狀，螺紋可分為三角形、矩形、梯形和鋸齒形螺紋等。
根據螺鏇線的繞行方向，可分為左鏇螺紋和右鏇螺紋，規定將螺紋直立時螺鏇線向右上升為右鏇螺紋，向左上升為左鏇螺紋。機械製造中一般採用右鏇螺紋，有特殊要求時，才採用左鏇螺紋。根據螺鏇線的數目，可分為單線螺紋和等距排列的多線螺紋。為了製造方便，螺紋一般不超過4線。
螺紋連線 - 主要參數
螺紋參數
要區分不同的螺紋，就要掌握說明螺紋特點的一些參數。以廣泛套用的圓柱普通螺紋為例，螺紋的主要參數如下： (1)大徑d（外徑）（D）——與外螺紋牙頂相重合的假想圓柱面直徑——亦稱公稱直徑
(2)小徑（內徑）d1(D1)——與外螺紋牙底相重合的假想圓柱面直徑，在強度計算中作危險剖面的計算直徑
(3)中徑d2——在軸向剖面內牙厚與牙間寬相等處的假想圓柱面的直徑，近似等於螺紋的平均直徑 d2≈0.5(d+d1) (4)螺距P——相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線上對應兩點間的軸向距離
(5) 導程（S）——同一螺鏇線上相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線上的對應兩點間的軸向距離
(6) 線數n——螺紋螺鏇線數目，一般為便於製造n≤4；螺距、導程、線數之間關係：L=nP
(7) 螺鏇升角ψ——在中徑圓柱面上螺鏇線的切線與垂直於螺鏇線軸線的平面的夾角。
(8) 牙型角α——螺紋軸向平面內螺紋牙型兩側邊的夾角；牙型斜角β指螺紋牙型的側邊與螺紋軸線的垂直平面的夾角。對稱牙型
螺紋連線特點和套用
螺紋是螺紋聯結和螺鏇傳動的關鍵部分，現將機械中幾種常用螺紋的特點和套用介紹如下：
1． 三角形螺紋 牙型角大，自鎖性能好，而且牙根厚、強度高，故多用於聯接。常用的有普通螺紋、英制螺紋和圓柱管螺紋。
（1）普通螺紋：國家標準中，把牙型角α = 60°的三角形米制螺紋稱為普通螺紋，大徑d為公稱直徑。同一公稱直徑可以有多種螺距的螺紋，其中螺距最大的稱為粗牙螺紋，其餘都稱為細牙螺紋，粗牙螺紋套用最廣。細牙螺紋的小徑大、升角小，因而自鎖性能好、強度高，但不耐磨、易滑扣，適用於薄壁零件、受動載荷的聯接和微調機構的調整。普通螺紋的基本尺寸見教材表9—1。
（2）.英制螺紋：牙型角α = 55°，以英寸為單位，螺距以每英寸的牙數表示，也有粗牙、細牙之分。主要是英、美等國使用，國內一般僅在修配中使用。
2. 圓柱管螺紋 牙型角α = 55°，牙頂呈圓弧形，鏇合螺紋間無徑向間隙，緊密性好，公稱直徑為管子的公稱通徑，廣泛用於水、煤氣、潤滑等管路系統聯接中。
3. 矩形螺紋 牙型為正方形，牙型角α = 0°，牙厚為螺距的一半，當量摩擦係數較小，效率較高，但牙根強度較低，螺紋磨損後造成的軸向間隙難以補償，對中精度低，且精加工較困難，因此，這種螺紋已較少採用。
4. 梯形螺紋
牙型為等腰梯形，牙型角α = 30°，效率比矩形螺紋低，但易於加工，對中性好，牙根強度較高，當採用剖分螺母時還可以消除因磨損而產生的間隙，因此廣泛套用於螺鏇傳動中。
5. 鋸齒形螺紋： 鋸齒形螺紋工作面的牙側角為3°，非工作面的牙側角為30°，兼有矩形螺紋效率高和梯形螺紋牙根強度高的優點，但只能承受單向載荷，適用於單向承載的螺鏇傳動。螺紋牙強度高，用於單向受力的傳力螺鏇；如螺鏇壓力機、千斤頂等。
螺紋連線基本類型
1.螺栓聯接 被聯接件的孔中不切制螺紋，裝拆方便。如教材圖9-12a為普通螺栓聯接，螺栓與孔之間有間隙，由於加工簡便，成本低，所以套用最廣。如教材圖9-12b為鉸制孔用螺栓聯接，被聯接件上孔用高精度鉸刀加工而成，螺栓桿與孔之間一般採用過渡配合，主要用於需要螺栓承受橫向載荷或需靠螺桿精確固定被聯接件相對位置的場合。 2.雙頭螺柱聯接使用兩端均有螺紋的螺柱，一端鏇入並緊定在較厚被聯接件的螺紋孔中，另一端穿過較薄被聯接件的通孔。適用於被聯接件較厚，要求結構緊湊和經常拆裝的場合。
3. 螺釘聯接螺釘直接鏇入被聯接件的螺紋孔中，結構較簡單，適用於被聯接件之一較厚，或另一端不能裝螺母的場合。但經常拆裝會使螺紋孔磨損，導致被聯接件過早失效，所以不適用於經常拆裝的場合。
4. 緊定螺釘聯接 將緊定螺釘擰入一零件的螺紋孔中，其末端頂住另一零件的表面，或頂入相應的凹坑中。常用於固定兩個零件的相對位置，並可傳遞不大的力或轉矩。
螺紋連線 - 聯接件
螺紋連線件
螺紋聯接件品種很多，大都已標準化。常用的標準螺紋聯接件有螺栓、螺釘、雙頭螺柱、緊定螺釘、螺母和墊圈。 普通螺栓 六角頭：小六角頭，標準六角頭，大六角頭
1）螺栓 圓柱頭（內六角） 鉸制孔螺栓——螺紋部分直徑較小 螺栓 粗製 精製——機械製造中常用 2）雙頭螺栓——兩端帶螺紋 A型——有退刀槽 施入端長度也各有不同。 B型——無退刀槽
3）螺釘種類繁多 半圓頭 一字槽 平圓頭 十字槽 共有 按頭部形狀 六角頭 頭部起子槽 內六角孔 圓柱頭 一字加十字槽 沉頭 要求全螺紋 與螺栓區別 要求螺紋部分直徑較粗
4）緊定螺釘 錐端——適於零件表面硬度較低不常拆卸常合 末端 平端——接觸面積大、不傷零件表面，用於頂緊硬度較大的平面， 適於經常拆卸 圓柱端——壓入軸上凹抗中，適於緊定空心軸上零件的位置 適於較輕材料和金屬薄板
5）自攻螺釘——由螺釘攻出螺紋
6）螺母 六角螺母：標準，扁，厚 圓螺母（與帶翅墊圈）+止退墊圈——帶有缺口，套用時帶翅墊圈內舌嵌 入軸槽中，外舌嵌入圓螺母的槽內，螺母即被鎖緊。 螺母 粗製 精製 粗製 平墊 精製 A型 普通墊圈 斜墊 B型——帶倒角
7）墊圈 防松墊圈（彈簧墊圈）——起防松作用 帶翅墊圈等
螺紋連線預緊
螺紋聯接 松聯接——在裝配時不擰緊，只在承受外載時才受到力的作用——輕少用 緊聯接——在裝配時需擰緊，即在承載時，已預先受力，預緊力QP
預緊目的：保持正常工作。如汽缸螺栓聯接，有緊密性要求，防漏氣，接觸面積要大性，靠摩擦力工作時，增大剛性等。
增大剛性：增加聯接剛度、緊密性和提高防松能力
1. 擰緊力矩TΣ 在預緊螺栓聯接時，加在扳手上的力矩TΣ必須克服螺鏇副中的螺紋力矩T和螺母與支撐面之間的摩擦力矩Tf TΣ=T+Tf T=F0tan(ф+ρV)d2/2 Tf=fc* F0*rf; rf支撐面間的摩擦半徑， fc為摩擦係數。 TΣ=0.2 F0*d*10 式中：TΣ的單位N.m; d的單位為mm.。
2. 預緊力的控制 通過測力矩扳手和完力矩扳手控制扳手力矩大小。
螺紋連線防松
螺紋連線一般具有自鎖性，此外螺母及螺栓頭部的支撐面上的摩擦力也有防松作用，故擰緊後一般不會鬆脫。但在衝擊、振動或變載荷作用下，以及在高溫或溫度變化較大時，螺紋鋼之間的摩擦力會順時減小或消失，聯接就可能鬆動。防松的關鍵就是防松螺鏇鋼的相對轉動。
1. 摩擦防松
（1）彈簧墊片；利用收口的彈力使鏇合螺紋間壓緊。
（2）對頂螺母；增加摩擦防松；
（3）自鎖螺母：增加摩擦防松；
2. 機械防松 開槽螺母與開口銷；圓螺母與止動墊圈；帶翅墊片。
3. 變為不可拆聯接 端鉚、沖點（破壞螺紋）、點焊。
螺紋連線緊螺栓聯接
這種承載形式在緊螺栓聯接中比較常見，汽缸與汽缸蓋螺栓組聯接就是這種聯接的典型例子。在這種聯接中，螺栓實際承受的總拉力Fo並不等於預緊力和軸向工作載荷F之和。
1、壓力容器中壓強P對每個螺栓產生的軸向工作載荷為： F=p(лD2/4)/Z 式中：Z為聯接螺栓個數。p為氣缸內的壓強Mpa。
未擰緊未受工作載荷時螺栓情況：如上圖預緊前；擰緊後未受工作載荷時螺栓受預緊力F0作用：如上圖的預緊。 擰緊後受工作載荷時螺栓受到總拉力FΣ作用： FΣ=F+ F0 此時，由於螺栓受工作載荷F的作用，伸長量又增加了δ2，被聯接件間隨螺栓伸長而被放鬆了δ2，故其壓緊力由F0減小到F0'，被聯接件作用與螺栓的反作用力也應為F0'， F0'稱為剩餘預緊力。 剩餘預緊力F0'值可參照教材表9-3選取。 選取了F0'後，用FΣ=F+ F0計算出螺栓的總拉力FΣ的值。然後代入下式： 強度計算為： .
設計公式為： 根據受工作載荷F的伸長量與被聯接件回彈變形量相等的關係，可導出預緊力F0與剩餘預緊力F0/的關係為：F0= F0/+(1—Kc)F; 式中：Kc=C1/(C1+C2)，Kc稱相對剛度係數見教材表9—4；C1為螺栓剛度；C2為被聯接件剛度。 FΣ=F+ F0/=F0+ C1F/(C1+C2)。 由上式可知，當螺栓受軸向工作載荷由0至F之間變化時，螺栓中總的拉力的變化範圍是F0～FΣ。
預緊的目的
預緊可以提高螺栓連線的可靠性、防松能力和螺栓的疲勞強度，增強連線的緊密性和剛性。事實上，大量的試驗和使用經驗證明：較高的預緊力對連線的可靠性和被連線的壽命都是有益的，特別對有密封要求的連線更為必要。當然，俗話說得好，“物極必反”，過高的預緊力，如若控制不當或者偶然過載，也常會導致連線的失效。因此，準確確定螺栓的預緊力是非常重要的。
計算方法
預緊力矩Mt=K×P0×d×0.001 N.m
K:擰緊力係數 d：螺紋公稱直徑
P0：預緊力
P0=σ0×As As也可由下面表查出
As=π×ds×ds/4 ds:螺紋部分危險剖面的計算直徑
ds=（d2+d3）/2
d3= d1-H/6 H：螺紋牙的公稱工作高度
σ0 =（0.5～0.7）σs
σs――――螺栓材料的屈服極限N/mm2 （與強度等級相關，材質決定）
K值查表：(K值計算公式略)
| | K值 | |
| 摩擦表面狀況 | 有潤滑 | 無潤滑 |
| 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 |
| 鍍鋅 | 0.18 | 0.22 |
| 乾燥的粗加工表面 | 0.26~0.3 | |
σs查表：
| 螺紋性能等級 | 3.6 | 4.6 | 4.8 | 5.6 | 5.8 | 6.8 | 8.8 | 9.8 | 10.9 | 12.9 |
| σs 或σ0.2N/mm2 | 180 | 240 | 300 | 320 | 400 | 480 | 640 | 720 | 900 | 1080 |
As查表：
| 螺紋公稱直徑d/mm | 3 | 3.5 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 | 18 | 20 | 22 | 24 | 27 | 30 | 33 | 36 |
| 公稱應力截面積As/mm2 | 5.03 | 6.78 | 8.78 | 14.2 | 20.1 | 28.9 | 36.6 | 58 | 84.3 | 115 | 157 | 192 | 245 | 303 | 353 | 459 | 561 | 694 | 817 |
法蘭連線中螺栓預緊力及墊片密封性的研究 對壓力管道法蘭連線中螺栓的受力、預緊力的計算方法進行了分析,研究了墊片的密封性能,包括基本密封特性、壓力-回彈特性、墊片的厚度和寬度效應。得出了法蘭連線時,連線點的泄漏與螺栓預緊力、密封面狀態、使用工況、墊片等有關的結論。
檢測方法
採用電阻應變計測量應力的方法，能準確的測量螺栓的預緊力的大小,可以精確到公斤。尤其更適合大型壓力容器氣密試驗前的螺栓的預緊力的檢測。
螺栓預緊力測量方法目前螺栓預緊力可通過兩種方法進行測量，一種是在螺栓與連線機構之間載入敏感元件即環形感測器，另外一種則是直接通過測力螺栓感測器進行測量，如右圖，左側為測力螺栓感測器，右側為環形感測器。
