螺栓
螺栓是一种机械零件,由头部和螺杆(带有外螺纹的圆柱体)两部分组成,是配用螺母的圆柱形带螺纹的紧固件1。
螺栓与螺母配合,用于紧固连接两个带有通孔的零件。这种连接形式称螺栓连接。既可把螺母从螺栓上旋下,又可使这两个零件分开,故螺栓连接是属于可拆卸连接。在钢结构建筑中使用螺栓比较多1。
基本信息
- 中文名
螺栓
- 外文名
screw bolt
- 连接形式
螺栓连接
- 组成
头部、螺杆组成
- 拼音
luó shuān
发展历程
螺栓是建筑和机械制造中最常使用的零件之一。它们将各种东西连在一起——从电动牙刷、门铰链中的螺丝,到用于固定混凝土支柱的螺栓,林林总总,包罗万象。但是,您有否曾思考过它们来自哪里?
这看似微不足道的螺栓和螺母,究其根源竟在业内引发了不少的争辩,专家们也各持不同见解。
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在遥远的古罗马时期,人们使用一种不带螺纹的螺栓作为闩门工具,其上开有槽口,当楔子插入时,螺栓本身便无法移动。
然而,螺栓专家Bill Eccles经研究后发现,螺纹出现的历史可能比上述古罗马时期更早。
公元前3世纪末,古希腊文化式微而罗马共和国正在向外扩张。阿基米德正式生活在这一新老势力交替的动荡年代,他发现了螺线原理,并由此发明了螺旋抽水机,该装置直到两千年后的古埃及文明还在沿用。
进入15世纪,古腾堡在其印刷机的紧固件中使用螺丝。后者的使用范围也开始扩大到时钟、装甲等物品中。
就历史起源的话题虽然众说纷纭,但多数研究者都同意的是,工业革命加快了螺栓和螺母的发展,并且使它们成为工程和建筑领域里的重要部件。
位于马萨诸塞州莱克星顿市的马车博物馆可以找到美国人使用螺栓的历史记录。
19世纪初,用于车辆上的螺母较之于现代的更为扁平、方正,没有倒角工艺处理。
起初,紧固件的螺纹是采用手工方式完成的,随着需求量的激增,大规模的工厂制造流程开始出现。与此同时也引发了新的问题:每家工厂生产的螺纹、螺栓等的尺寸都不尽相同。
直到1841年,约瑟夫·惠特沃斯终于成功地找到了解决方案。基于多年来针对收集样本的研究,他建议为英国的螺纹尺寸制定一个标准,以便英格兰厂家生产的螺栓和格拉斯哥厂家生产的螺母可以配在一起使用。他的提议是,螺纹面的角度以55度为标准,每英寸的螺纹扣数应该根据不同的直径来界定。
同一时期,美国人也在极力寻找解决问题的方法。1864年,威廉·塞勒斯提出了60度的螺纹牙型和多种螺距,可适用于不同的直径。这后来发展成美国标准的粗牙系列和细牙系列。
相比英国标准,美国标准的一个优势是,他们的螺纹牙型具有扁平的牙底和牙顶。相比拥有圆形牙底和牙顶的惠氏标准,它更容易进行生产。
第一次世界大战期间,不同国家的螺纹缺乏统一标准,成为抗战的一大障碍。战后,德国于1919年制定了DIN公制螺纹。
然而,标准不统一的老问题依旧困扰着二战中的盟军。1948年,英国、美国和加拿大就统一标准螺纹达成一致,并以此作为所有使用英制单位的国家的标准。
以上两种标准都是惠氏螺纹牙型和塞勒斯螺纹的最佳组合。但是,英美国家的统一标准螺纹的牙底半径更长,事实证明它比DIN公制螺纹牙型更有利。这也促成了ISO公制螺纹的产生,亦即今天所有工业化国家广泛使用的新标准。
最近几十年,工业行业见证了螺栓的诸多调整,对此,Bill Eccles回忆道:“35年前我开始涉足这个行业,当时螺栓的优势不像今天这么明显。随着现代公制类别的引入,以及最近对相关ISO标准的更新,都使得对于螺栓优势的描述和针对其特性所做的测试,都更加清晰了。”