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.docx
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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
ICS45．060
S34TB
中华人民共和国铁道行业标准
TB／T3246．2—2010
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
DesignguideforrailwayvehiclesandtheircomponentsBoltedjoints
Part2：
Design-Mechanicalapplication
2011-01-12发布2011—07—01实施
中华人民共和国铁道部发布
TB／T3246．2—2010
目次
前言·’’‘‘I
1范围·1
2规范性引用文件····1
3符号···---·2
4螺栓连接概述·3
4．1连接功能-3
4．2设计原则-4
4．3安装预紧力·-·4
5结构参数·4
5．1需连接的零部件的尺寸、形状和位置公差-4
5．2紧固长度·4
53螺栓连接的柔度·4
6选择紧固元件·5
6．1概述·····．．-5
6．2施加作用力的安装工具-5
6．3螺纹···一5
6．4螺栓的材料·．．5
6．5螺栓头·5
6．6螺母5
6．7垫圈·····5
6．8表面涂层······5
7螺栓连接的配置及参数的选择···6
7．1概述···6
7．2影响配置的数据6
7．2．1概．述．．：
·一6
7．2．2旋进深度-··6
7．2．3摩擦系数······6
72．4拧紧等级（拧紧系数d．）······8
7．3在技术文件中进行记录··，9
7．4确定尺寸···9
7．4．1预先确定尺寸···9
7．4．2计算···9
7．4．3用紧固扭矩肘。
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
TB／T3246．2—2们O
前言
TB／T3246{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TB／T3246的第2部分。
本部分按照GB／T1．1—2009给出的规则起草。
本部分使用重新起草法修改采用DIN25201—2：
2006（铁道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》（德文版），两者间的主要差异如下：
——删除了DIN25201—2：
2006的“前言”；
——删除了DIN25201—2：
2006的“参考文献”；
——“范围”一章增加了“本部分规定了”的描述；
——对DIN25201—2：
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。
Ⅱ
TB／T3246．2—2010
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GB／T3098．1及GB／T3098．2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GB／T3098．6及GB／T3098．15规定的A2及A4钢种制造的螺栓及螺母的连接（件）。
其他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。
GB／T70．1内六角圆柱头螺钉（GB／T70．1—2008，1504762：
2004，MOD）
GB／T193普通螺纹直径与螺距系列（GB／T193--2003，ISO261：
1998，MOD）
GB／T197普通螺纹公差（GB／T197--2003，ISO965—1：
1998，MOD）
GB／T30981紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱（GB／T3098．1—2000，idtISO898—1：
1999）GB／T30982紧固件机械性能螺母粗牙螺纹（GB／T3098．2—2000，idtISO898—2：
1992）GB／T30986紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉和螺柱（GB／T3098．6—2000，idtISO3506一l：
1997）GB／T3098．9紧固件机械性能有效力矩型钢六角锁紧螺母（GB／T3098．9—2002，ISO2320：
1997，IDT）
GB／T309815紧固件机械性能不锈钢螺母（GB／T3098．15—2000，idtISO3506—2：
1997）
GB／T5277紧固件螺栓和螺钉通孔（GB／T5277—1985，eqvISO273：
1979）
GB／T5782六角头螺栓（GB／T5782--2000，eqvISO4014：
1999）
GB／T5783六角头螺栓全螺纹（GB／T5783--2000，eqvISO4017：
1999）
TB／T3246l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TB／T32464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TB／T3246．5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
TB／T32466—2010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
DIN13—28ISO米制螺纹直径1250mm的粗牙螺纹和细牙螺纹牙底剖面、抗强应力剖面和螺旋角
DIN18800—1钢结构——测量和设计
D]N25200铁路车辆用螺栓、螺钉和螺母一览表
DIN34800配有带小法兰的外六角传动部件的螺栓及螺钉DIN34801配有带大法兰的外六角传动部件的螺栓及螺钉DINEN1665带法兰的六角螺栓，重型系列
VDI2230第1部分：
2003—02高强度螺栓连接系统计算——单个圆柱螺栓连接
1
TB／T3246．2—2010
3符号
本文件使用下列符号。
A、公称截面积A；DINl3—28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C．1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
2
TB／T3246．2—2010
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0．E,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
4．1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
『T1．．．L-．．．．．．U1]
．增}r]{纩剪切应力及弯曲应力
-（横向作用力）
f1．一
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）
』q11
kr
图1作用于螺栓连接的作用力及载荷
3
TB／T3246．2—2010
4．2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RK∞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，mGM
RGs啮台中的螺栓和域螺母螺纹脱开
Il¨
设计原则：
，。
s图2根据螺栓连接失效的可能性得出的设计原则（以长杆螺栓为例）
4．3安装预紧力·
紧固时作用在外螺纹件上的拉力和作用在被连接件上的压力。
5结构参数
5．1需连接的零部件的尺寸、形状和位置公差
连接尺寸的值及公差在TB／T32466—2010的第3章及第4章中的规定。
5．2紧固长度根据零部件的厚度确定紧固长度及螺栓的长度（见图3）。
为了螺栓杆的弹性延伸保持足够大的
值，宜达到公式
（1）的比值：
1K／d≥3～5··
（1）
式中：
f。
——紧固长度，单位为毫米（111In）；d——螺栓公称直径，单位为毫米（mm）。
为满足上述条件，当零部件厚度不满足要求时需另外使用轴套或缩小螺栓直径。
如果缩小螺栓直径，可能需要增加螺栓数量或使用较高强度的螺栓。
5．3螺栓连接的柔度螺栓的柔度（刚度的倒数）6。
应尽可能大，被紧固件在中心夹紧和中心受载时的柔度6，应尽可
能小。
4
TB／T3246．2—2010
’
图3紧固长度1。
需努力达到尽可能小的作用力比值中。
，从而降低螺栓中的偏转力及由于变形产生的预紧力下降。
作用力比值中。
用公式
（2）表达：
中。
=占P／（占s+占，）
（2）
6选择紧固元件
6．1概述
原则上应使用DIN25200和TB／T3246．4规定的连接件，设计时把垫圈限制在必需的最小数量。
螺栓及螺母应属于相匹配的性能等级，或由同样的材料制成。
6．2施加作用力的安装工具
原则上使用用于内、外六角螺栓及带法兰面的螺栓的安装工具。
6．3螺纹
采用普通螺纹，宜采用GB／T193规定的系列1标准螺纹。
6．4螺栓的材料
原则上使用满足GB／T3098．1或GB／T3098．6规定的螺栓。
6．5螟栓头应使用六角头、圆头或配有带法兰的内外六角传动部件的螺栓及螺钉。
如不能做到图2规定的螺栓设计原则，则在设计及计算中应注意遵守当时有关技术规范中的
规定。
6．6螺母
原则上使用满足GB／T30982或GB／T3098．15规定的螺母。
如果螺母及其锁紧件用作TB／T3246．4规定的防松（松脱）的保险元件，则该螺母应满足GB／T
30989的规定。
在公称直径小于或等于b112时，应考虑使用锁紧件产生附加扭矩。
6．7垫圈
应使用DIN25200及TB／T3246．4规定的垫圈、弹簧垫圈及楔形垫圈组等。
68表面涂层表面涂层影响连接件功能的可靠性及其寿命，选择涂层时应考虑下列因素：
——防腐蚀性能。
不仅需要注意电化学的电压等级，还需考虑一切有关材料及涂层的实际腐蚀性能（见TB／T
3246．5）。
——在抗拉强度大于或等于1000N／ram2时以及零件经渗碳淬火及回火时，应选择不会发生氢脆的涂层。
——摩擦。
‘
TB／T3246．2—2010
涂层影响安装时达到的预紧力，应选择具有确定的狭窄摩擦系数范围的涂层（7．2．3规定的值）。
7螺栓连接的配置及参数的选择
71概述
对于具有动态和／或静态负荷的螺栓连接的功能而言，应存在一定的预紧力。
必要的预紧力可以通过使用具有足够高强度的螺栓及螺母来获得，在规定螺栓拧紧等级的条件下使用计算的或规定的控制值及检验值进行拧紧。
按照TB／T3246．1规定的风险等级，在配置螺栓连接时应满足表1规定的最低要求。
表1配置螺栓连接时的最低要求
风险等级H（高）M4（中）L。
（低）
安全理念在工作产生负荷时应有在工作产生负荷时可以规定防止故障的冗不需要防止故防止故障的冗余措施5余措施。
障的冗余措施
拧紧工况2和3拧紧工况2和3拧紧工况1
螺栓连接的证明需要按照公认的技术规则进行计算或进行试可以根据经验值进行配置
验，例如按照VDl2230第1部分规定的原则进行试验（或计算）
计算
提供证明文件必需建议必需不需要
在技术文件（图样）风险等级、紧固扭矩或旋转角／紧固扭矩或预紧力或伸长量、拧紧等级、
中进行说明。
润滑剂及螺纹松动剂、安装说明不作要求
‘确定风险等级中没有把握时，应按照较高的风险等级进行。
“防止故障的冗余措施：
——螺栓数量大于计算值；
——另外的承载途径，在螺栓连接失效时起防护作用（例如保险绳索、保险装置）。
在不能采取冗余措施的场合，在工作使用中应缩短检查的间隔时间。
。
标记实例参见附录B。
7．2影响配置的数据
72．1概述建议按照VD]2230第1部分的规定进行螺栓连接的计算。
如果需配置的螺栓连接具有特殊性，则
在计算时应相应地考虑该特殊性，实例如下：
．
——不同的螺栓头形状（有时安装预紧力较小）；
——允许的表面压力低，例如被紧固的零部件材料为铸铝合金和铝的塑性合金时不超过
0．6R∞2～0．8R口02；
——为表面涂层设定的值（根据试验、经验值或根据估算）；‘
——被紧固的零部件与计算模型不相同（例如在长孔、大孔、凸出及凹人的分界面）；
——超过TB／T3246．6—2叭0第3章和第4章中规定的值。
7．2．2旋进深度
在螺孔中使用螺栓时，只有利用图4规定的最小旋进深度，按照VDI2230第1部分的规定算出的紧固扭矩才适用。
在图4中，可以按照图示估算螺栓连接必需的旋进深度（不包含沉头及倒角）。
7．2．3摩擦系数摩擦性能（见表2）与表面状态有关（参见5．1）。
防腐、润滑状态和制造工艺（切削加工或非切削加
6
TB／T3246．2—2016
曲线征下列情况时有效：
I，鼍ltⅡY明什·JL叶砾哗鞴袋丹啊R玎13Y’uI一一，
+千10drrl：
I、
|t——GB／T197规定的螺纹公差6H／6g；
＼、、。
汕朴：
。
——GB厂r30986规定的性能等级70时标准螺
’、／109竺登日E等级88、109（GB／T30981）时
l、性能等暖一M4一M24，GB／T30986规定的性能等级·
孓Eg越鞋封塔蓑忙窖榷硇＼＼＼，／／ss二——誓誊鉴詈≥。
+。
；．。
。
；+。
。
、＼＼—一，70；；；盂：
：
二釜‘簇；品茹函；备；j■8
、＼V）／／／／50一88：
1000N／mm一2．4菇：
600N／ram2～,
＼＼、＼><／
＼、／＼．八
70：
840N／ram2。
＼、＼<＼、、～
、、<、～＼—‘～‘—～
～～～。
～～一‘‘、～——十‘——～
拍¨：
：
，拍抽¨弛：
似¨¨”，¨¨¨雌。
00150200250300350400450500550600
内螺纹材料的抗剪强度fBM（N／mm2）
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：
0．08≤p。
≤0．16螺纹摩擦系数：
0．08≤p。
≤0．16
在使用总摩擦系数时：
0．09≤p。
≤0．14总摩擦系数p。
的计算公式为：
’’以，≮0∞’当-0．16．P
F
．5·，+—竺
8d‘
式中：
DL。
=（d，+Dh）／2、
Dh=max（D。
、dh㈣d、d。
）
全部（每批）螺栓及使用的配合件均应在该摩擦系数范围之中。
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。
=0．08：
含有MoS：
的润滑剂螺纹摩擦系数的近似值为：
卢。
=0．08：
含有MoS：
的润滑剂
TB／T32462—2010
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o1～023o．07～012钢～铸铁012一o24o06～01铸铁一铸铁o15一O302青铜一钢o12～o28o．18铸铁一青铜o28015一O2钢一铜合金o07
钢铝合金ol～O28o05～018
铝一铝021
‘也可以参照VDI2230第1部分：
2003—02表A6的规定。
在具有相应的证明（试验或DIN18800—1规定的证明）时，可使用较大的摩擦系数肛，。
7．2．4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。
／（2·F。
。
）=拧紧方法调整方法说明
AMM‘F㈨。
（a^一1）／（“^+1）
拧紧时一需要标定值；
使用超声声音传一在1K／d<2时，需注意累积误差；
l05～12±2％～±10％
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，
11～l5±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。
／d<2时，需注意累积误差
A
拧紧时规定相控制屈服对的扭
12～14±9％～±17％
点，电动矩一旋转预紧力数值分散主要取决于所使用的
或手动角系数一批螺栓中的屈服点的数值分散，此处根
据F‰．确定螺栓的尺寸，所以在这种拧紧按试验
拧紧时方法时不允许根据F№，（含有拧紧系数
控制旋转确定临界
l2，l4±9％一±17％扭矩及旋a．）配置螺栓
角，电动转角（等
或手动级）
8
TB／T3246．2—2010
表3（续）
给出的紧
拧紧系数数值分散
拧紧固扭矩的
等级数值分散“^=FMmax／AFM／（2·FM．）=拧紧方法调整方法说明
AMMl，㈧．（d．一1）／（d．+1）
通过长
液压度及压力较低的值用于长螺栓（IK／d>5）；
12一l6±9％一±23％
拧紧测量进行较高的值用于短螺栓（IK／d≤2）
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）；
1．4—16±17％～±23％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±5％1一相接部位：
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
16—2O扭矩，可数确定紧精密的旋转较柔性的连接及细（使用723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）
升级会员 