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    關于VDI2230里螺釘聯(lián)接下應用DSV方式計算的基本體尺寸要求的討論

    2016-05-30 09:18:38張林楠
    科技與企業(yè) 2016年2期

    張林楠

    【摘要】本文針對VDI2230中螺釘聯(lián)接方式下兩種不同計算方式的選擇條件進行了相關討論,并給出了部分常用標準墊圈面六角螺栓在螺釘聯(lián)接方式下使用DSV計算方式的基本體尺寸要求。

    【關鍵詞】VDI2230;螺釘聯(lián)接;基本體尺寸

    1.概述

    德國標準VDI2230是關于高強度螺栓連接計算的參考標準,實踐超過20年,被廣泛認可和參考[1]。被連接件的替代椎體的提出和計算是該標準的核心基礎之一。被連接件的變形椎體剛度的計算又按螺栓連接方式的不同分為兩種,一個是螺栓聯(lián)接的計算方式(后文稱為DSV),一個是螺釘聯(lián)接的計算方式(后文稱為ESV),兩種計算皆為近似計算。但根據(jù)實際應用,有些螺釘聯(lián)接的帶螺紋的界面尺寸相對較小,而相對的連接基本體尺寸較大,此時雖然聯(lián)接方式屬于螺釘聯(lián)接,但計算方式卻按照DSV進行計算,該標準僅對界面尺寸做了明確分界,而基本體的分界尺寸沒有明確給出。本文對該問題進行了分析,并給出了車輛上常用標準墊圈面六角頭螺栓M4~M39在螺釘聯(lián)接方式下需進行DSV計算的基本體尺寸要求。

    2.公式符號說明

    DAE,Gr ——按ESV計算時極限直徑,參考VDI2230

    DAD,Gr ——按DSV計算時的極限直徑,參考VDI2230

    P —— 螺距,取值參考GB/T 193-2003

    a —— 螺栓頭肩距,計算時取a≈3P[2]

    dh —— 標準螺栓通孔直徑,計算時取中等裝配值[3]

    dw —— 標準螺栓墊圈面直徑,按dw=0.95s計算[3],s為對邊寬度,取值參考GB3104-82

    dwm —— 承壓面平均直徑,dwm=( DA+ dw)/2

    l3 —— 螺紋預留長度,因車輛上為變載荷,取l3≥0.75d[4]

    其余符號參照VDI2230[1]

    根據(jù)相關標準,可以得到M4~M39標準螺釘聯(lián)接的下列比值范圍:

    lk/ dw>0.583,0.662這里,lk≥a+l3

    3.螺釘聯(lián)接下按DSV計算的基本體尺寸要求

    為方便問題分析,現(xiàn)做如下假設:按DSV計算時的基本體尺寸與界面尺寸一致,都等于按ESV計算時的基本體尺寸DA;被連接件有相同的彈性模量EP

    根據(jù)VDI2230中DSV與ESV的計算方式,可以發(fā)現(xiàn),對螺釘聯(lián)接來說,當DA較小,且DA大于DA時,由于DA的尺寸限制,隨DA越來越大,受力形式越來越近似于DSV,而按ESV計算會產(chǎn)生越來越大的誤差,因此,不妨認為,當δESV恒大于δDSV時,螺釘聯(lián)接可以按DSV進行計算。其中,界面尺寸DA要求在VDI2230中已經(jīng)提到[1]

    dw≤DA≤1.4dw

    根據(jù)VDI2230,很容易看出,螺釘聯(lián)接中帶螺紋的連接件尺寸不小于界面尺寸DA或極限直徑不大于界面尺寸DA時,明顯需按ESV進行計算,因此,可以使用DSV對螺釘聯(lián)接進行計算的前提條件為:帶螺紋的連接件尺寸即為界面尺寸DA,且極限直徑滿足下面的不等式

    D(AE,Gr)>DA

    根據(jù)VDI2230中極限直徑的計算,代入lk/dw以及DA/dw的取值范圍,得到

    DA^'≥1.011DA

    此時,有[1]

    4.結論

    結合上面兩種情況的討論,再加上前提條件得出的DA≥1.011 DA,精簡后可以得到最終適合任何情況下的分界條件

    DA'≥1.781DA

    該結論僅適用于受變載荷的M4~M39的標準墊圈面六角頭螺栓,其余情況下若滿足lk/dw>0.583,0.662

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