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螺絲釘對(duì)應(yīng)的英文單詞是Screw. 這個(gè)單詞在近幾百年詞義發(fā)生了比較大的變化,至少在1725年,它是“交配”的意思。除了名字里有學(xué)問,小小的螺絲釘從被發(fā)明到被規(guī)定為順時(shí)針擰緊、逆時(shí)針?biāo)砷_,經(jīng)歷了幾千年的時(shí)間。
螺絲釘它怎么就非得順時(shí)針擰緊?柏拉圖的朋友發(fā)明了螺釘。
六種最簡(jiǎn)單的機(jī)械工具是:螺絲釘、傾斜面、杠桿、滑輪、楔子、輪子、輪軸。
螺釘位列六大簡(jiǎn)單機(jī)械之中,但說穿了也不過是一個(gè)軸心與圍繞著它蜿蜒而上的傾斜平面。時(shí)至今日,螺釘已經(jīng)發(fā)展出了標(biāo)準(zhǔn)的尺寸。使用螺釘?shù)牡湫头椒ㄊ怯庙槙r(shí)針的旋轉(zhuǎn)來擰緊它(與之相對(duì),用逆時(shí)針的旋轉(zhuǎn)來擰松)。
順時(shí)針擰緊主要由右撇子決定的
然而,由于發(fā)明之初的螺絲釘皆為人工打造,其螺絲的細(xì)密程度并不一致,往往由工匠的個(gè)人喜好決定。
到了16世紀(jì)中期,法國宮廷工程師Jaques Besson發(fā)明了可以切割成螺絲的車床,后來這種技術(shù)花了100年的時(shí)間得以推廣。英國人Henry Maudsley于1797年發(fā)明了現(xiàn)代車床,有了它,螺紋的精細(xì)程度顯著提高。盡管如此,螺絲的大小及細(xì)密程度依舊沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。
這種情況于1841年得到改變。Maudsley的徒弟Joseph Whitworth向市政工程師學(xué)會(huì)遞交了一篇文章,呼吁統(tǒng)螺絲型號(hào)一體化。他提了兩點(diǎn)建議:
1、螺釘螺紋的傾角應(yīng)該以55°為標(biāo)準(zhǔn);
2、不考慮螺絲的直徑,每英尺的絲數(shù)應(yīng)該采取一定的標(biāo)準(zhǔn)。
螺釘雖小,早期需要n種機(jī)床和n+1種刀具制成
早期的螺釘不容易制造,因?yàn)槠渖a(chǎn)過程“需要三種刀具兩種機(jī)床”。
為了解決英式標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)制造問題,美國人William Sellers在1864年發(fā)明了一種平頂平跟的螺紋,這點(diǎn)小小的改變讓螺絲釘制造起來只需要一種刀具和機(jī)床。更快捷、更簡(jiǎn)單、也更便宜。
Sellers螺絲釘?shù)穆菁y在美國流行起來,并且很快成為美國鐵路公司的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。
螺栓連接件的特性
擰緊過程的主要變量:
(1)扭矩(T):所施加的擰緊動(dòng)力矩,單位牛米(Nm);
(2)夾緊力(F):連接體間的實(shí)際軸向夾(壓)緊大小,單位牛(N);
(3)摩擦系數(shù)(U):螺栓頭、螺紋副中等所消耗的扭矩系數(shù);
(4)轉(zhuǎn)角(A):基于一定的扭矩作用下,使螺栓再產(chǎn)生一定的軸向伸長量或連接件被壓縮而需要轉(zhuǎn)過的螺紋角度。
螺栓擰緊的控制方法1. 扭矩控制法
定義:當(dāng)擰緊扭矩達(dá)到某一設(shè)定的控制扭矩時(shí),立即停止擰緊的控制方法。
優(yōu)點(diǎn):控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、直接,易于用扭矩傳感器或高精度扭矩扳手來檢查擰緊的質(zhì)量。
缺點(diǎn):控制精度不高(預(yù)緊力誤差±25%左右),也不能充分利用材料的潛力。
2. 扭矩-轉(zhuǎn)角控制法
定義:先把螺栓擰到一個(gè)不大的扭矩后,再從此點(diǎn)開始,擰一個(gè)規(guī)定的轉(zhuǎn)角的控制方法。
優(yōu)點(diǎn):螺栓軸向預(yù)緊力精度較高(±15%),可以獲得較大的軸向預(yù)緊力,且數(shù)值可集中分布在平均值附近。
缺點(diǎn):控制系統(tǒng)較復(fù)雜,要測(cè)量扭矩和轉(zhuǎn)角兩個(gè)參數(shù);且質(zhì)檢部門也不易找出適當(dāng)?shù)姆椒▽?duì)擰緊結(jié)果進(jìn)行檢查。
3. 屈服點(diǎn)控制法
定義:把螺栓擰緊到屈服點(diǎn)后,停止擰緊的一種方法。
優(yōu)點(diǎn):擰緊精度非常高,預(yù)緊力誤差可以控制在±8%以內(nèi);但其精度主要取決于螺栓本身的屈服強(qiáng)度。
缺點(diǎn):擰緊過程需要對(duì)扭矩和轉(zhuǎn)角曲線的斜率進(jìn)行動(dòng)態(tài)的、連續(xù)的計(jì)算和判斷,控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、運(yùn)算速度等都有較高的要求。