1、机车车辆及其零部件设计准则 螺栓连接 第2部分 设计机械制造应用ICS 45060S 34 TB中华人民共和国铁道行业标准TBT 324622010机车车辆及其零部件设计准则 螺栓连接第2部分：设计 机械制造应用Design guide for railway vehicles and their components Bolted jointsPart 2：Design-Mechanical application201 1-01-12发布 20110701实施中华人民共和国铁道部发布TBT 324622010目 次前 言 I1 范 围 12规范性引用文件 13符 号 - - 24螺栓连接概
2、述 341连接功能 - 342设计原则 - 443安装预紧力 - 45结构参数 451 需连接的零部件的尺寸、形状和位置公差- 452紧固长度 45 3螺栓连接的柔度 46选择紧固元件 561概 述 - 562施加作用力的安装工具 - 563螺 纹 一 564螺栓的材料 565螺栓头 566螺 母 567垫 圈 568表面涂层 57螺栓连接的配置及参数的选择 671 概 述 672影响配置的数据 6721概 述 ： 一 6722旋进深度 - 6723摩擦系数 67 24拧紧等级(拧紧系数d) 873在技术文件中进行记录 ， 974确定尺寸 9741预先确定尺寸 9742计 算 9743用紧固扭
3、矩肘。进行安装 9附录A(规范性附录)预先确定螺纹公称直径的尺寸 附录B(资料性附录) 在技术文件中进行记录的实例 附录c(资料性附录) 安装预紧力及紧固扭矩的近似值 m“拍TBT 324622们O前 言TBT 3246机车车辆及其零部件设计准则 螺栓连接共分为7个部分：第1部分：螺栓连接的分类；第2部分：设计机械制造应用；第3部分：设计电气应用；第4部分：螺栓连接的安全；第5部分：防腐蚀保护；第6部分：连接尺寸；第7部分：安装。 本部分为TBT 3246的第2部分。 本部分按照GBT 112009给出的规则起草。本部分使用重新起草法修改采用DIN 252012：2006(铁道机车车辆及其零部
4、件设计准则螺 栓连接第2部分：设计机械制造应用(德文版)，两者间的主要差异如下：删除了DIN 252012：2006的“前言”；删除了DIN 252012：2006的“参考文献”；“范围”一章增加了“本部分规定了 ”的描述；对DIN 252012：2006中引用的德国标准(DIN)、欧洲标准(EN)和ISO标准，如果我国有对 应等同或修改采标的标准，则替换为相应的国家标准。本部分由南车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司提出并归口。 本部分主要起草单位：南车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司、南车株洲电力机车有限公司、南车四方机车车辆股份有限公司、唐山轨道客车有限责任公司、中国北车集团大连机车车辆有
5、限公司、中 国北车集团长春轨道客车股份有限公司、南车戚墅堰机车有限公司。本部分主要起草人：陈维金、杨燕、李冠军、王斌、刘渤海、张隶新、张亚光、郑敏。TBT 324622010机车车辆及其零部件设计准则 螺栓连接第2部分：设计机械制造应用1 范 围本部分规定了铁道机车车辆中机械制造应用螺栓连接、符号、结构参数、选择紧固元件、螺栓连接 的配置及参数的选择等。本部分适用于铁道机车车辆中符合GBT 30981及GBT 30982规定的钢制螺栓及螺母的螺栓 连接(件)。本部分在限定材料的条件下，也可应用于符合GBT 30986及GBT 309815规定的A2及 A4钢种制造的螺栓及螺母的连接(件)。其他
6、轨道车辆也可参照使用。本部分原则上不免除验证结果的实验研究和数值算法(FEM有限元法，BEM边界元法)，尤其是重要的连接件。2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GBT 701 内六角圆柱头螺钉(GBT 7012008，150 4762：2004，MOD)GBT 193 普通螺纹直径与螺距系列(GBT 193-2003，ISO 261：1998，MOD)GBT197普通螺纹公差(GBT197-2003，ISO 9651：1998，MOD)GBT 3098 1
7、紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱(GBT 309812000，idt ISO 8981：1999) GBT 3098 2紧固件机械性能螺母粗牙螺纹(GBT 309822000，idt ISO 8982：1992) GBT 3098 6 紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉和螺柱(GBT 309862000，idt ISO 3506一l：1997) GBT 30989紧固件机械性能有效力矩型钢六角锁紧螺母(GBT 309892002，ISO 2320：1997，IDT)GBT 3098 15紧固件机械性能不锈钢螺母(GBT 3098152000，idt ISO 35062：1997)GBT 5277紧固
8、件螺栓和螺钉通孔(GBT 52771985，eqv ISO 273：1979)GBT 5782六角头螺栓(GBT 5782-2000，eqv ISO 4014：1999)GBT 5783六角头螺栓全螺纹(GBT 5783-2000，eqvISO 4017：1999)TBT 3246 l 机车车辆及其零部件设计准则螺栓连接第1部分：螺栓连接的分类 TBT 3246 4机车车辆及其零部件设计准则 螺栓连接第4部分：螺栓连接的安全 TBT 32465 机车车辆及其零部件设计准则 螺栓连接 第5部分：防腐蚀保护TBT 3246 62010 机车车辆及其零部件设计准则螺栓连接 第6部分：连接尺寸DIN
9、1328 ISO米制螺纹直径1 250 mm的粗牙螺纹和细牙螺纹 牙底剖面、抗强应力剖面 和螺旋角DIN 188001 钢结构测量和设计DN 25200铁路车辆用螺栓、螺钉和螺母一览表DIN 34800配有带小法兰的外六角传动部件的螺栓及螺钉 DIN 34801 配有带大法兰的外六角传动部件的螺栓及螺钉 DIN EN 1665带法兰的六角螺栓，重型系列VDI 2230第1部分：200302高强度螺栓连接系统计算单个圆柱螺栓连接1TBT 3246220103符 号本文件使用下列符号。 A、 公称截面积 A；DINl328规定的螺纹应力截面积 C， 啮合长度修正因子d 外螺纹大径的基本尺寸(公称直
10、径)D。 螺母支承平面的内径(螺母内径)d， 螺栓头支承平面的内径d。 螺栓或螺钉通7L直径d。 被紧固件靠螺栓头侧支承平面的内径(倒角内径)D。， 头部支承平面的内径D。 螺栓头和螺母贴合面上产生摩擦力矩的有效直径d。 螺栓头支承平面的外径(支承外径)d， 螺纹中径的基本尺寸，： 由于收缩而造成的塑性变形、收缩量F， 由于工作中的收缩而引起的预紧力损失F。 安装预紧力F。 螺母及内螺纹的初始预紧力，。 螺栓螺纹的初始预紧力F， 螺栓设计规定的最大安装预紧力，以至于即使拧紧方法不够精确或者拧紧过程中产生变 形，也能达到并保持连接中要求的夹紧力F 。螺栓头上的最大作用力F。 由于拧紧方法不精确及
11、达到最大摩擦而使F。 可能达到的最小安装预紧力F。 平均安装预紧力F。 可加载的螺栓螺纹的断裂作用力F。，。 表C1给出的安装预紧力f。 紧固长度m。 有效螺母高度及有效旋进深度(外螺纹及内螺纹啮合部分)肘。 安装时使用F。预紧螺栓时的紧固扭矩 M。 减去分散值AM。的紧固扭矩M， 接合力矩AM。 标明的紧固扭矩的分散值P 螺栓螺纹的螺距R。 粗糙度轮廓算术平均偏差R。 抗拉强度尺。： 屈服强度R， 粗糙度轮廓的最大高度“。 拧紧系数，紧固系数6， 被紧固件在中心夹紧和中心受载时的柔度6； 螺栓的柔度肛。 螺纹中的摩擦系数p。 表示螺栓连接的总摩擦特性的对比摩擦系数2TBT 324622010
12、螺栓头支承面中的摩擦系数 分界面中的摩擦系数 拧紧时屈服点应力的利用率(受损害的横截面全塑性的极限值) 螺母的抗剪强度(近似值大约为0E,R。)挑肌，吼 在经过螺栓和螺母贴合平面上，中心夹紧和中心受载时的传动比4螺栓连接概述41连接功能 本文件规定的螺栓连接具有下列功能：把零部件互相连接起来，防止出现滑动或互相脱开，但应可以拆卸。 传递静态或动态作用力应符合图1的规定。J外部作用于螺栓连接的作用力 由此产生单个紧固元件的载荷种类f匣卫f矮蕊 纯拉伸应力(同心的轴向作用力)I覃雨I 屯剑 f匝卫际梢 拉伸应力及弯曲应力 (偏心的轴向作用力)l匝 一 匹T1L-U1增r纩 剪切应力及弯曲应力- (
13、横向作用力)f 1 一吨f匝 LJ遗r骨 合成的负荷(拉伸作用力、弯曲作用力及横向作用力)q 1 1kr图1 作用于螺栓连接的作用力及载荷3TBT 32462201 042设计原则 螺栓连接的强度应是最薄弱的零件的强度，除特殊情况外，这个零件应是螺栓，见图2。螺栓组成部分 承载能力 失效原凶、 螺栓头 R K 螺栓头剪断 螺栓头杆过渡区域中断裂杆 NRm 在无切口的杆的范围内断裂 _ 螺纹尾扣中断裂 可加载螺纹 陆 可加载螺纹部分中断裂磊荔磊一【 I： 啮合中的螺纹 ，mGMRGs 啮台中的螺栓和域螺母螺纹脱开Il 设计原则：，。s 、 八70：840Nram2。 、 、 、 。 一、 十拍：
14、，拍抽弛：似”，雌。00 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600内螺纹材料的抗剪强度fBM(Nmm2)图4必需的有效旋进深度m。d的标准值 工)都具有不同的影响。螺栓头支承面及螺栓螺纹的摩擦系数应在下列摩擦系数的范围之中(在使用胶粘剂时不适 用)。在使用单个摩擦系数时： 螺栓头支承面的摩擦系数：008p。016 螺纹摩擦系数：008p。016在使用总摩擦系数时：009p。014 总摩擦系数p。的计算公式为： 以，0 当-016PF5，+竺8 d式中：DL。=(d，+Dh)2 、Dh=max(D。、dhd、d。)全部(每批)螺栓及使用的配合件均应在该摩擦系
15、数范围之中。 为了达到该摩擦系数，应使用合适的润滑剂润滑螺栓及螺母，或使用已经涂过润滑剂的螺栓及螺母。 螺栓头支承面的摩擦系数的近似值为：肛。=008：含有MoS：的润滑剂 螺纹摩擦系数的近似值为：卢。=008：含有MoS：的润滑剂TBT 3246 22010表2分界面中附着摩擦系数的近似值下列状态下的分界面摩擦系数肛， 材料的组合。干摩擦 润滑钢一钢铸钢 o 10 23 o070 12 钢铸铁 0 12一o 24 o 060 1 铸铁一铸铁 o 15一O 3 0 2 青铜一钢 o 12o 28 o18 铸铁一青铜 o 28 0 15一O 2 钢一铜合金 o 07钢铝合金 o lO 28 o
16、050 18铝一铝 0 21也可以参照VDI 2230第1部分：200302表A6的规定。在具有相应的证明(试验或DIN 188001规定的证明)时，可使用较大的摩擦系数肛，。724拧紧等级(拧紧系数a) 安装预紧力受到许多因素的影响，比如： 一相对运动的表面中的摩擦情况；连接件的强度；螺栓连接的几何形状； 一拧紧方法及拧紧工具。 摩擦系数估算时的误差、在一批螺栓及需使用螺栓拧紧的零部件中存在的摩擦系数的分散值、不同精度的拧紧方法及仪表误差，都会导致安装预紧力产生不同程度的数值分散。因此，应提高螺栓连 接的等级，采用拧紧系数ot。表示。计算中使用的系数a，同时也确定了相应的拧紧等级。从表3可以
17、看到各影响数据的关系。表3拧紧等级、拧紧系数口的标准值及所使用的工具发出的紧固扭矩的数值分散给出的紧 拧紧系数 数值分散 拧紧 固扭矩的等级 数值分散 d=FH AF。(2F。)= 拧紧方法 调整方法 说明AMM F。 (a一1)(“+1)拧紧时 一需要标定值；使用超声 声音传 一在1Kd2时，需注意累积误差；l 051 2 210波控制 播时间伸长 一在直接的机械连接时误差较小，剧接连接时误差较大拧紧时 通过伸 一精确地测得螺栓的轴向柔度很重要，1 1l 5 5一20 用机械方 长测量 数值分散主要取决于测量方法的准确性； 法进行伸长测量 调整 一在f。d5)；1 2一l 6 9一23拧紧
18、测量进行 较高的值用于短螺栓(IKd2)词整使用扭 根据试矩扳手拧 较低的值；需 紧，控制 验在原始 要进行大量的调扭矩，可 紧固件上 整及检验试验 较低的值用于： 以发出信 确定紧固 (例如20次)；141 6 1723 号的扳手 扭矩额定 需要所发出的紧 一较小的旋转角，即或带有动 值，例如 固扭矩较小的数 较剐性的连接； 通过螺栓态扭矩测 的伸长 值分散(例如 一较软的相接部位；B 量的旋转 51 一相接部位：没有腐 测量15 扳手 蚀的倾向，例如磷酸处 较低的值用 理或充分润滑；10 使用扭 于：可进行测量 较高的值用于： 矩扳手拧 通过估 的扭矩扳手在均紧，控制 算摩擦系 匀地拧紧时以及 一较大的旋转角，即1 62 O 扭矩，可 数确定紧 精密的旋转 较柔性的连接及细 (使用7 2 3 以发出信 固扭矩额 扳手； 螺纹；23一33中的摩擦 号的扳手 定值(表系数) 或带有动 面情况及 较高的值用 一相接部位硬度较态扭矩测 润滑情 于：可发出信号 高，与粗糙的表面连接量的旋转 况)
