从螺纹看我们的工业
本帖最后由 zerowing 于 2013-12-30 16:23 编辑貌似最近围绕着螺纹这个话题扯了很多了，说实话，没啥可扯的，基础性的东西，说多了没啥意思。让8爷看了也笑话，笑话我们这一辈接不上班，哈哈。
前几日又看到了@sivlerduck 大侠关于铝件螺纹的帖子，http://bbs.cmiw.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=347086&extra=&page=1
于是，着实发现 ，我们的工业真的很有意思。
所以，还是说说这个螺纹。哪怕让8爷再多笑话会儿，至少我希望通过我的叙述能让更多的新人们重新认识下螺纹，认识下我们的工业基础。
说螺纹连接，说螺栓选择，绝大多数书上讲得都是基于螺栓保证载荷的计算。也正因为如此，很多人都误认为校核螺栓，校核螺纹连接强度只要看保证载荷就行了。哈哈，我曾经论述过，保证载荷和螺纹强度的关系，以及为什么多数时候你只校核螺栓载荷就够了的原因。这里不重复了，给个链接，有兴趣的大侠可以过去看。http://bbs.cmiw.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=344246&extra=
也正因为如此，我才发现，原来很多的新手们在面对非常规螺纹连接时是多么的无助和胡乱猜测。于是不妨重复下，至少讲讲我的理解，希望新手们在面对问题时有一个清晰的思路。
校核螺纹连接，特别是螺栓、螺钉与螺母、螺孔连接时，实际上要校核的有两个方面。第一是母材抗拉能力，第二是螺纹本身的抗屈服能力。
1。对于螺栓、螺钉的校核。一方面，要校核其杆部的抗拉能力，即跟据手册保证载荷值校核该螺栓、螺钉是否会被拉断。另一方面，则要校核其螺纹部分是否会屈服，是否因为强度不够被剪断，而这部分，跟保证载荷没有半毛钱的关系。
所以，当你面对一个滑丝或者螺纹屈服的螺纹连接问题时，你可以去找材料的缺陷问题，可以去找硬度问题，可以去找材料本身强度问题，可以去找螺栓大小是否选择合适的问题，但唯独不能去找保证载荷的问题，那是胡扯。
比如这两个图：
同样的螺栓，细牙的保证载荷永远比粗牙大。如果你的螺栓杆没有断，而螺纹被剪掉了，你靠这个保证载荷能解决啥问题？如果粗牙的螺纹都屈服了，你换个保证载荷更大的细牙螺纹就没问题了？哈哈，笑话！
于是，说到这儿，我们来说说什么是保证载荷！！！
跟据定义，保证载荷 = 保证应力 x 公称应力截面积。
保证应力 = 公称屈服强度 x 保证系数
见下表：
所以，所谓的保证载荷，校核就是第一理论强度的抗拉屈服能力，而不是抗拉拉断能力。为什么不校核拉断？因为对于螺纹连接，特别是有预紧的螺纹连接，屈服了，预紧力就没了。
所以，看完这些，你就应该明白，当你的螺纹失效被剪断的时候，这个保证载荷不能帮你任何的忙。它只能保证你的螺栓杆高枕无忧！！
2。多数时候我们不校核母扣端强度，原因是母扣端多数情况下承载高于螺栓部分。校核母扣端也分两个方面。一方面是螺纹强度校核。另一方面是母扣端壁厚部分的抗倾翻弯曲强度校核。
讲母扣，就必须要说一种情况，那就是母扣机体材质问题。比如说在铸铁做螺纹孔，安装吊耳，那么就会出现一种情况，当强度设计不足时，或者当疲劳强度设计不足时，母材端就会被拉断。而这个，跟保证载荷也没有半毛钱关系。哈哈。你要校核这个，就要校核螺纹根部的抗倾翻能力，校核螺纹牙根部的应力集中，特别是首牙螺纹根部的集中，以保证在疲劳状态下，在集中部位不会形成裂纹，扩大并引发断裂。
3。螺纹校核时，一般常用的办法是认为螺纹是悬臂梁，然后校核其承载能力。简单一点的就是直接校核螺纹根部的抗剪切能力和表面的抗挤压能力。抗剪不够的时候会滑丝，挤压不够的时候会粘扣。
滑丝不多说了，比较常见。粘扣的，可以去看看石油管材上那些API标准的锥扣。俺从来没有见过这种螺纹被拉断的，也没见过管子拉断的，但是螺纹粘连是很常见的。所以，你玩这些螺纹的时候，一定要做的一件事就是磷化！目的就是防粘。
4。保证扭矩是考虑螺栓在其最大轴向承载时螺纹副和螺栓帽部分的摩擦和力矩。这个力矩同牙型有关，同摩擦系数有关，同帽端部分的接触面有关。
5。所谓的母端等级比螺栓端等级低一个等级，考虑的是均载螺纹牙受力。这个说起来比较复杂，有兴趣可以再聊。螺纹牙受力均匀程度不仅影响承载，亦影响防松。
说完这些，再回到@sivlerduck 大侠的那个帖子里后面的结论部分。说说俺们工业的有意思的地方。
文中提到了螺的螺纹保证载荷。哈哈，我们来看看下面这个图，然后对比下上面那个螺栓的截面积。
对比这看看，有没有很有意思的地方。同样的应力截面积！！！
动脑子想想，这俩的应力截面积怎么会一样呢？
去翻翻应力截面积的算法，于是得到下面的公式。
参考牙型图：d3是计算的根本圆角后的直径。如图。
所以，实际上，计算这种情况下对应的原始应力截面积计算公式有。
用这个，你再去算那些应力截面积就都和手册上一致了。哈哈。
但是，你不感觉很奇怪吗？对于螺栓，对于外螺纹部分你可以这么计算。对于内螺纹部分呢？为什么要用一个中空的根本不存在的截面积来计算保证载荷呢？哈哈，真的是很有意思！！
哈哈，8爷说我们的工业总体是颓势，我一点也不奇怪。一个基础性的东西，一个公众性的东西都能玩成这样的话，那确实是颓了，而且后代怕是连站起来都会困难的。
PS. 补两个图，关于应力截面积的。哈哈。注意文中的（male）字样啊！
补：对其中公式作了更新，补充了丢失的平方符号。
好东东 +100，好东西！！ 中国的理论都是错的？
螺纹作为基础件，它的配套性理论不是中国独创，在很长一段时期内是世界通用性理论。至于随着理论研究的提高，新方法会不断出现。
保证载荷是衡量螺纹的一个综合性指标。
“你不感觉很奇怪吗？对于螺栓，对于外螺纹部分你可以这么计算。对于内螺纹部分呢？为什么要用一个中空的根本不存在的截面积来计算保证载荷呢？哈哈，真的是很有意思！！”
我们都不是搞基础研究的，至于“为什么要用一个中空的根本不存在的截面积来计算保证载荷呢？”问题，你好好地研究，写出一篇论文发表在《机械设计》杂志，挑战那些专家！
我只想提醒你一点：螺纹所谓的计算面积是一个截面的面积，螺纹旋合有很多牙，就有很多“中空的根本不存在的截面积”，把它们折算成一个截面的面积，或者说是当量面积。大家说是不是？ 个人看法：
细牙螺纹小径大于粗牙螺纹小径，面积增大；其次螺纹牙而言，牙高变小，对螺纹牙的弯曲应力减小，剪切应力变化不大，应该是细牙会比粗牙好一点；
螺母，也有螺纹大径与外六方之间较大的面积存在，不应无视吧
这是楼主的一段言论，极端看不起中国人，这是不是数典忘祖？
我愁，不会吧！这次还是围绕这个螺纹吵起来 “新手们在面对非常规螺纹连接时是多么的无助和胡乱猜测”，标准化的目的就是简化有关设计计算，非常规的东西本来就不是新手玩的东西。
非标准的东西引起研究者的争论也是很正常的，绝大多数人能把标准的东西弄个七七八八就可以了。
关键是国内的东西很多在标准上就打折扣，很多标准可以说是下限，制造者又制造出各种“非标”的标准件，让人对整个标准体系都产生了怀疑，不得不选用更高等级的，或者直接用国外的东西。 又吵，真没劲，有这功夫电视剧都看两集了