螺紋連接強度計算

1、技術(shù)文章視頻/樣本反饋/論壇新產(chǎn)品業(yè)內(nèi)專家|文章點評投稿發(fā)表科技文章技術(shù)應(yīng)用|基礎(chǔ)知識|外刊文摘|取新動態(tài)企業(yè)目錄資料下載螺紋聯(lián)接設(shè)計：單個螺栓聯(lián)接的強度計算newmaker螺紋聯(lián)接根據(jù)載荷性質(zhì)不同，其失效形式也不同：受靜載荷螺栓的失效 多為螺紋部分的塑性變形或螺栓被拉斷；受變載荷螺栓的失效多為螺栓 的疲勞斷裂；對于受橫向載荷的鍍制孔用螺栓聯(lián)接，其失效形式主要為螺栓桿剪斷，栓桿或被聯(lián)接件孔接觸表面擠壓破 壞；如果螺紋精度低或聯(lián)接時常裝拆，很可能發(fā)生滑扣現(xiàn)象。螺栓與螺母的螺紋牙及其他各部分尺寸是根據(jù)等強度原則及使用經(jīng)驗規(guī)定的。采用標準件時，這些部分都不需要進行強度計算。所以，螺栓聯(lián)接的計算主要是

2、確定螺紋小徑di ,然后按照標準選定螺紋公稱直徑（大徑）d,以及螺母和墊圈等聯(lián)接零件的尺寸。1 .受拉松螺栓聯(lián)接強度計算圖 15.3松螺栓聯(lián)接裝配時不需要把螺母擰緊，在承受工作載荷前，除有關(guān)零件的自重（自重一般很小，強度計算時可略去。）外，聯(lián)接并不受力。圖 1所示吊鉤尾部的聯(lián)接是其應(yīng)用實例。當螺栓承受軸向工作載荷（N）時，其強度條件為式中：d1-螺紋小徑，mm;b 1-松聯(lián)接螺栓的許用拉應(yīng)力，Mpa。2 .受拉緊螺栓聯(lián)接的強度計算根據(jù)所受拉力不同，緊螺栓聯(lián)接可分為只受預(yù)緊力、受預(yù)緊力和靜工作拉力及受預(yù)緊力和變工作拉力三類。只受預(yù)緊力的緊螺栓聯(lián)接圖為靠摩擦傳遞橫向力F的受拉螺栓聯(lián)接，擰緊螺母后，

3、這時螺栓桿除受預(yù)緊力F'引起的拉應(yīng)力 b=4F'/兀12外，還受到螺紋力矩T1引起的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力：對于M10M68的普通螺紋，取d1、d2和入的平均值，并取 p=arctan0.15 ,得° = 0.5曲于螺栓材料是塑性材料，按 照第四強度理論，當量應(yīng)力be為明 Jb * +曳 * Jb1 +3（口.5£7），的 13（7故螺栓螺紋部分的強度條件為：式中b為靜載緊聯(lián)接螺栓的許用拉應(yīng)力，其值由表1查得。受預(yù)緊力和工作載荷的緊螺栓聯(lián)接。FD2D1圖 15.5圖15.5所示壓力容器的螺栓聯(lián)接是受預(yù)緊力和軸向工作載荷的典型實例。這種聯(lián)接擰緊后螺栓受預(yù)緊力F',

4、工作時還受到工作載荷F。一般情況下，螺栓的總拉力F0并不等于F與F'之和?，F(xiàn)分析如下：螺栓和被聯(lián)接件受載前后的情況見圖15.6。圖a為螺母剛好擰到與被聯(lián)接件接觸，此時螺栓與被聯(lián)接件均未受力，因而也不產(chǎn)生變形。圖為螺母已擰緊，但尚未承受工作拉力的情況，這時，螺栓受預(yù)緊力F'的作用。以C1和C2分別表示螺栓和被聯(lián)接件的剛度，在預(yù)緊力F'的作用下，螺栓產(chǎn)生伸長變形S1=F'/C1,被聯(lián)接件產(chǎn)生壓縮變形S2=F'/(2。圖為螺栓受工作拉力F后的情況。這時，螺栓拉力增大到F0,拉力增量為Fo-F',伸長增量為 8 1;而被聯(lián)接件隨之部分放松，其受壓力減小到

5、 F"(稱之為剩余預(yù)緊力)，壓縮減量為8 2。根據(jù)螺栓的靜力平衡條件得Fo=F"+F(1)圖 15.7即螺栓所受的總拉力 F0應(yīng)等于剩余預(yù)緊力 F"與工作拉力F之和。如圖15.7所示，圖a為螺栓和被聯(lián)接的受力和變形關(guān)系圖，將兩關(guān)系圖合并得圖 bo圖為螺栓受工作載荷時的情況，根據(jù)螺栓與被聯(lián)接件變形協(xié)調(diào)條件有4F+F' F'， 和 8 2=(F'-F")/c2 代入得F"=F'-Fc 2/(Ci+C2)(15-12)F'=F"+Fc 2/(C1+C2)(15-13)Fo=F'+Fc 1/(C

6、1+C2)(15-14)式中c1/(c1+c2)稱為螺栓的相對剛度系數(shù)。螺栓的相對剛度系數(shù)的大小與螺栓及被聯(lián)接件的材料、尺寸和結(jié)構(gòu)有關(guān)，其值在01之間變化，一般可按表選取。表螺栓的相對剛度系數(shù)墊片類別金屬墊片或無型片皮革墊片鬧皮石梯墊片檬胺墊片口.”0 30.70.30.5緊螺栓聯(lián)接應(yīng)能保證被聯(lián)接件的接合面不出現(xiàn)縫隙(圖2d為螺栓工作載荷過大， 聯(lián)接出現(xiàn)縫隙的情況， 這是不容許的。),因此剩余預(yù)緊力 F"應(yīng)大于零。當工作載荷F沒有變化時，可取 F"= (0.20.6 ) F,當F有變化時，F(xiàn)" = (0.61.0) F;對于有緊密性要求的聯(lián)接(如壓力容器的螺栓聯(lián)接

7、)，F(xiàn)"= (1.51.8) Fo設(shè)計時，通常在求出F后，即可根據(jù)聯(lián)接的工作要求選擇F",然后由式(15-11 )求Fo以計算螺栓的強度。聯(lián)接應(yīng)該是在受工作載荷前擰緊的，螺紋力矩為F'tan（入+ p'2圾；但考慮到出現(xiàn)特殊情況時可能在工作載荷下補充擰緊,則螺紋力矩為F0tan（入+p 2）2,相應(yīng)的螺栓切應(yīng)力 。和拉應(yīng)力分別為(T=4R/ 兀 21因此，為安全起見，參照式（15-9）的推導(dǎo)，得螺紋部分的強度條件為(15-15)式（15-15 ）用于靜載荷計算。靜載時的許用應(yīng)力見表15.6。如圖15.8可知，當工彳載荷在 0與F之間變化時，螺栓的拉力在F&#

8、39;與F0之間變化，螺栓的拉力變幅為:由于變載零件的疲勞強度應(yīng)力幅是主要因素，故應(yīng)滿足強度條件式中（T a-螺栓變載時的應(yīng)力幅;ba-螺栓變載時的許用應(yīng)力幅，見表 15.6。圖 15.83 .受剪螺栓聯(lián)接圖15.9所示為校制孔用螺栓聯(lián)接，工作時螺桿在聯(lián)接接合面處受剪切，并與被聯(lián)接件孔壁互相擠壓。聯(lián)接損壞的可能形 式有：螺栓被剪斷，栓桿或孔壁被壓潰等。在計算時，這種聯(lián)接的預(yù)緊力和摩擦力可忽略不計。設(shè)螺栓所受的剪力為Fs,則栓桿的抗剪切強度條件為4Fs/ Tt(?mc t(15-17)栓桿與被聯(lián)接件孔壁的抗擠壓強度條件為FsWdh(rp (15-18)式中d-螺栓抗剪面直徑；m-螺栓抗剪面數(shù)目；

9、h -栓桿與孔壁擠壓面最小高度；廿腺栓的許用切應(yīng)力，見表 15.7 ;15.7。op-栓桿或孔壁材料中強度較弱者的許用擠壓應(yīng)力，見表圖 15.94 .螺栓的材料和許用應(yīng)力螺栓的常用材料為 Q215、Q235、10、35和45鋼，重要和特殊用途的螺紋聯(lián)接件可采用15Cr、40Cr、30CrMnSi等力學(xué)性能較高的合金鋼。國家標準規(guī)定螺紋聯(lián)接件按其力學(xué)性能進行分級（見表 15.4）。表15.5列出了螺紋聯(lián)接件常用材料的抗拉伸力學(xué)性能。螺紋聯(lián)接的許用應(yīng)力及安全系數(shù)見表15.6和表15.7。注；1螺栓、雙頭螺柱和螺釘?shù)男阅艿燃売脭?shù)字表示，點前數(shù)字7表15.4 螂栓、蝶母的力學(xué)性能等級和推薦材料忠校,反

10、乂.解柱，噱盯性能夠級3.64.64.85.65.86S8.89.R10.912.9悔再材料10Q21515Q23516Q21S253515Q2354535354540Ct151&VD3OCrKfriSiISfcfriVB鄧任臺鞭4性能等砥4或54或54我s5568或。91012雄壽材料10Q21510Q21510Q2L510Q21510Q21515Q23535354glilvfcVEMCrKfriSiHMnVB1點后數(shù)字為10X% 為抗拉強度極限，er,為屈服極限,單位為Mpa。2螺母性能等級用數(shù)字表示 > 為。氏&/10.士同一材料通過工藝措施可制成不同等皴的螺栓.表

11、1$ $螺紋聯(lián)接件常用材料的拉伸力學(xué)性能（Mpa）鋼號抗拉強度極限%屈服極限（Js據(jù)號抗拉強度極限屈服極F艮1034042021035540320Q21534042022045650360Q23541047。2404OCr750-10006509002550030015.6受拉螺栓聯(lián)接的許用應(yīng)力(Mpa)許用拉皮力cf=亳系尊栓聯(lián)接（1）.不控制預(yù)緊力時，S按下表選取；爆栓許用應(yīng)力幅和微限應(yīng)力幅J 1 = 皿r =*一式中,S,-1Q.a已一一尺寸系數(shù)（下表尺寸d為第一系列）；dpnm<1；1620 2430 36424«5604材料M16-.1G0 M30-M60£0.87 0.81 0.76 0.69 0.65 0.62 0.600J7 554破案第423 3T2-1.3ir蛇3應(yīng)力偉由王拓管金麗 544-2.52.5心曳刀米甲承致.控制預(yù)緊力時<T5/MPa400600S001000S=1.2MJ33.94.85.2fol椅供呼前!2十時<rBJMPa4006003301000S=1.21.5kD33.94.85.2松蝶栓聯(lián)接1_rtffiOr（制造工藝系數(shù)：車制