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社友提问:“为什么有的承重结构会中间打孔呢?”

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在机械设计领域,承重结构的设计是至关重要的。承重结构不仅关乎到整个机械系统的稳定性和安全性,还直接影响到其使用寿命和性能表现。在实际应用中,有时我们会发现一些承重结构在设计中 特意在中间部位打孔。这种做法似乎与我们常规的设计理念相悖,因为打孔会削弱结构的整体强度。那么,为什么有些承重结构会中间打孔呢?


一、中间打孔的原因分析

  1. 减轻重量
    在一些需要减轻整体重量的场合,如在航空航天、汽车制造等领域,承重结构的中间打孔是一种有效的减重措施。通过合理的孔位设计和孔径选择,可以在保证结构强度的前提下,显著减轻结构重量,提高整体性能。

  2. 优化应力分布
    承重结构在承受载荷时,应力分布往往是不均匀的。在某些情况下,结构的某些部位会出现应力集中现象,这可能导致结构过早失效。通过在中间部位打孔,可以改变结构的应力分布状态,使应力分布更加均匀,从而提高结构的承载能力和使用寿命。

  3. 安装和维修便利性
    在一些需要经常进行安装、拆卸或维修的承重结构中,中间打孔可以方便地进行螺栓连接、焊接等操作,提高安装和维修的便利性。同时,这些孔还可以作为检查孔,方便对结构内部进行检查和维护。

  4. 热膨胀和冷缩的考虑
    在一些高温或低温环境下工作的承重结构,由于材料的热膨胀和冷缩效应,可能会导致结构变形或产生应力。通过在中间部位打孔,可以为结构提供一定的伸缩空间,减少因温度变化引起的应力和变形。


二、中间打孔的利弊分析

(一)利处

  1. 结构优化
    中间打孔可以根据具体需求进行结构设计优化,提高结构的承载能力和稳定性。通过合理的孔位和孔径设计,可以实现结构的轻量化、高强度化和高可靠性。

  2. 便于安装维修
    打孔设计可以方便进行安装、拆卸和维修操作,提高机械系统的可维护性和使用效率。同时,检查孔的设置也便于对结构内部进行定期检查和维护。

  3. 适应不同工作环境
    中间打孔的设计可以适应不同工作环境的需求,如高温、低温、高湿度等恶劣环境。通过优化结构设计,可以提高承重结构在极端环境下的稳定性和可靠性。


(二)弊处

  1. 降低整体强度
    打孔会在一定程度上削弱承重结构的整体强度。因此,在设计过程中需要严格控制孔的数量和大小,确保结构在承受载荷时具有足够的强度。

  2. 增加制造成本
    中间打孔的设计会增加制造过程中的加工难度和成本。需要在制造过程中进行精确的孔位定位和孔径控制,以确保结构的精度和性能。

  3. 可能产生应力集中
    不合理的孔位和孔径设计可能导致应力集中现象的出现,从而降低结构的承载能力和使用寿命。因此,在设计过程中需要进行充分的力学分析和计算,确保孔的设计合理可靠。


三、设计建议与注意事项

  1. 合理确定孔的数量和大小
    在设计过程中,应根据结构的承载需求、工作环境和制造工艺等因素,合理确定孔的数量和大小。避免过多的打孔导致结构强度降低,也要确保孔的大小满足安装维修等需求。

  2. 优化孔位布局
    孔的布局应尽可能均匀分布,避免在结构的关键部位或应力集中区域打孔。同时,还需要考虑孔的排列方式,以确保结构的稳定性和美观性。

  3. 加强孔边处理
    为了降低打孔对结构强度的影响,可以在孔边进行倒角、圆角等处理,以减小应力集中现象。此外,还可以采用加强筋、加强板等结构措施,提高结构的整体强度和稳定性。

  4. 充分考虑制造工艺性
    在设计过程中,应充分考虑制造工艺性,避免设计过于复杂或难以实现的孔结构。同时,还需要考虑制造过程中的公差控制和精度要求,确保实际制造出的结构符合设计要求。


综上所述,承重结构中间打孔的设计具有一定的利弊。在实际应用中,我们需要根据具体需求和工作环境进行合理的设计和优化,确保结构在满足使用要求的同时,具有足够的强度和稳定性。同时,我们还需要不断学习和探索新的设计理念和方法,以提高机械设计的水平和质量。


希望本文的分析和讨论能够帮助大家更好地理解承重结构中间打孔的设计问题,并在实际工作中做出明智的选择。同时,也欢迎大家在评论区留言交流,分享自己的经验和看法,共同推动机械设计领域的发展。


机械设计的内容讲解到此结束,欢迎各位进行补充。


-End-


文案来源:时光

排版编辑:时光

图片来源:互联网(未找到版权归属,如有侵权,请联系作者删除)


来源:非标机械专栏
航空航天汽车焊接材料控制螺栓
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2024-05-10
最近编辑:6月前
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双头螺栓作用是什么?为什么选双头螺栓?

摘要正文 双头螺栓(Stud),也叫双头螺丝或双头螺柱。用于连接机械的固定链接功能,双头螺栓两头都有螺纹,中间的螺杆,有粗的也有细的。一般用于矿山机械,桥梁,汽车,摩托车,锅炉钢结构,吊塔,大跨度钢结构和大型建筑等。 基本介绍 螺栓特指直径较大一些的螺丝,也可以没有头部,如双头螺栓。一般的,不叫"双头螺栓"而叫"双头螺柱"。双头螺柱最常用的形式是两端有螺纹,中间是光杆。 最典型的用途:地脚螺栓、或者类似地脚螺栓的地方、较厚的连接,用普通螺栓无法实现的时候。 规格标示 螺纹规格d=M12、公称长度L=80mm、性能等级为4.8级等长双头螺栓完整标记为:GB 901 M12×80 主要用途 1、用在主体为大型设备,需要安装附件,比如视镜、机械密封座、减速机架等。这时就用到双头螺栓,一端拧入主体,安装好附件后另一端带上螺母,由于附件是经常拆卸的,螺纹会磨损或损坏,使用双头螺栓更换会非常方便。 2、用于连接体厚度很大,螺栓长度非常长时,会用双头螺栓。 3、用于连接厚板和不便使用六角螺栓连接的地方,如混凝土屋架、屋面梁悬挂单轨梁悬挂件等。 防松目的 实际工作中,外载荷有振动、变化、材料高温蠕变等会造成摩擦力减少,螺纹副中正压力在某一瞬间消失、摩擦力为零,从而使螺纹联接松动,如经反复作用,螺纹联接就会松弛而失效。因此,必须进行防松,否则会影响正常工作,造成事故。 基础知识 双头螺栓是依照GB897-GB901标准制造,所用材质有:Q235、45#、40Cr、35CrMoA、Q345D,规格有: M3mm-M100mm,长度可根据用户需要定制。 高强度双头螺栓,材质有35#、45#、35CrMoA、25Cr2MoV、304、316、304L、316L、2H、2HM、B7、B7M、B16、B8、8、B8M、8M,广泛应用于电力、化工、炼油、阀门、铁路、桥梁、钢构、汽摩配件等领域 双头螺栓作用:一般用于矿山机械、桥梁、汽车、摩托车、锅炉钢结构、吊塔、大跨度钢结构和大型建筑等。 双头螺栓的表示方法:一般双头螺栓表示为:M12×100 GB 901-88(标准) 35#/35#(材质)8.8级/8级(调制级别)意思就是:直径为=12mm 长度=100mm GB 901-88采用的是国标(当然也可以根据需要采用行业标准) 双头螺栓标准:GB 900-1988 双头螺栓的简介双头螺栓节省时间和成本所有双头螺栓的结构不用钻孔,冲孔,车螺纹,铆接,拧螺纹和精整等步骤,不断扩展结构设计的应用潜力,大电流和较小的熔深。 因此,可以焊接到很薄的板材上。螺柱焊的工件必须是从一侧焊接。能在全位置焊接,借助于扩展器可以受限制的垂直隔板上。由于是短时间焊接且焊后很少变形,故不需要修整。 因为焊接的结构不需要钻孔,故不会造成泄漏。接头可以达到很高的强度,即螺柱焊的接头强度大于螺柱本身强度。 如何安装双头螺栓良好的经济性 对于其他焊接方法的优点,在于焊接功率上。对于批量生产的工件,标准的螺柱是低成本的。设备和焊枪具有多种类型,设备的购置费用相对较低。 根据产品,可以制成多工位自动焊机,或高精度龙门式数控自动焊机。螺柱焊具有较高的质量再现率和较小的废品率。 但是,螺柱焊在应用中要注意其他熔化焊一样,对钢中的含碳量有一定限制对于结构钢螺柱,按推荐的螺柱材料和母材组合可焊性施焊,否则螺柱和母材相互之间会有不熔性。 推荐范围以外的螺柱材料和母材组合要通过试验确定可焊性和地脚螺栓产品设计要求进行相关检验评定可能性。 表面处理 双头螺栓一般都需要经过表面处理,螺栓表面处理的种类很多,一般常用的有电镀、发黑、氧化、磷化、非电解锌片涂层处理等。但是,电镀紧固件在紧固件的实际使用中占有很大的比例。尤其在汽车、拖拉机、家电、仪器仪表、航天航空、通讯等行业和领域中使用更为广泛。 然而,对于螺纹紧固件来说,使用中不仅要求具有一定的防腐能力,而且,还必须保证螺纹的互换性,在这里也可称之为旋合性。为了同时满足螺纹紧固件在使用中要求的"防腐"和"互换"双重使用性能,制定专门的电镀层标准是非常必要的。 GB/T5267.1-2002[螺纹紧固件 电镀层]标准是国家标准"紧固件表面处理"系列标准之一,该标准包括:GB/T5267.1-2002 [紧固件 电镀层];GB/T5267.2-2002 [紧固件 非电解锌片涂层] 两标准。本标准等同采用国际标准ISO4042;1999 [螺纹紧固件电镀层]。本标准代替GB/T5267-1985 [螺纹紧固件电镀层]标准。 基本知识与保养 生产双头螺栓是需要固定的设配与机床加工的,当然其实加工程序还是相对简单的,主要有一下工序:首先是需要拔料,拔料就是用拔料机将歪曲的的料拔直,经过这道工序之后才能进行下一道工序,下一道工序就是用切割机将拔直的很长的料按照客户要求切割成客户需要的长度,这就完成了第二道工序,第三道工序是将切割好的短料放在滚丝机上滚出来丝扣;到这里普通的双头螺栓就加工完了,当然如果需要其他要求,那还需要其他的工序。 一般知道的螺栓指的是直径比较大一些的螺丝,按照这一说法螺丝相对螺栓来说,直径就小很多了。双头螺栓没有头部,也有的称之为双头螺柱。双头螺栓两端都是有螺纹的,中间不含螺纹,中间为光杆子。 双头螺栓用在大型设备上面比如减速机架。在实际运用的时候,外载荷会有震动加上气温的影响就会出现摩擦力变小,久而久之螺纹连接就会松弛而失效。所以在平时的时候需要做好双头螺栓的保养工作。 双头螺栓或者是地脚螺栓在长时间机械摩擦力的作用下会出现问题,在出现问题的时候都要将发动机油底壳拆卸下来,认真检查发动机轴瓦的使用情况,检查轴瓦之间的间隙是否过大,如果间隙过大就要及时更换。 在更换双头螺栓的时候也要更换连杆螺栓。一些大型设备比如制钉机在平时运行的时候如果发现发动机运行的不是很稳定的时候或者出现异响,也要及时停车检查,以免出现更大的问题。 在每一次维修的时候,都要对新更换的双头螺栓和新更换的其他配件进行检查,检查的时候重点放在双头螺栓的头部和导向部分,还得严格检查螺纹每个部分有无裂纹或者是凹痕,还要查看双头螺栓的牙齿形状,是否有改变。 螺距有没有异常,如果出现异常情况就坚决不能再使用了。在安装连杆盖的时候应该使用扭力扳手这个工具。必须要按照规定标准扭紧,扭力不可过大也不可过小,还要注意选择配套厂家的双头螺栓和双头螺柱。 来源:非标机械专栏

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