螺紋連接強度計算

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2、不需要進行強度計算。所以，螺栓聯(lián)接的計算主要是確定螺紋小徑d1，然后按照標(biāo)準(zhǔn)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(dāng)螺栓承受軸向工作載荷 (N)時，其強度條件為 或式中： d1-螺紋小徑，mm； 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

3、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，這時螺 栓桿除受預(yù)緊力F引起的拉應(yīng)力=4F/d12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和的平均值，并取=arctan0.15，得0.5。由于螺栓材料是塑性材料，按照第四強度理論，當(dāng)量應(yīng)力e為 故螺栓螺紋部分的強度條件為： 或式中為靜載緊聯(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。 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，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

4、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1=F/c1，被聯(lián)接件產(chǎn)生壓縮變形2=F/c2。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F0-F，伸長增量為1；而被聯(lián)接件隨之部分放松，其受壓力減小到F"（稱之為剩余預(yù)緊力），壓縮減量為2 。根據(jù)螺栓的靜力平衡條件得 F0=F"+F(1)圖15.7即螺栓所受的總拉力F0應(yīng)等于

5、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b。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1 =2 ，以和2=(F-F")/c2代入得 F"=F-Fc2/(c1+c2)(15-12)F=F"+Fc2/(c1+c2)(15-13)F0=F+Fc1/(c1+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)緊螺栓聯(lián)接應(yīng)能保證被聯(lián)接件的接合面

6、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(dāng)工作載荷F沒有變化時，可取F"=（0.20.6）F，當(dāng)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），F(xiàn)"（1.51.8）F。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F0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Ftan(+)d2/2；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(+)d2/2，相應(yīng)的螺栓切應(yīng)力和拉應(yīng)力分

7、別為 =4F0/d21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 5.2F0/d21(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(dāng)工作載荷在0與F之間變化時，螺栓的拉力在F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 a-螺栓變載時的應(yīng)力幅； a-螺栓變載時的許用應(yīng)力幅，見表15.6。 圖15.8 3. 受剪螺栓聯(lián)接 圖15.9所示為鉸制孔用螺栓聯(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/d2m（15-17） 栓桿與被聯(lián)接件孔壁的抗擠壓強度條件為 FSdhp （15-18） 式中d-螺栓抗剪面直徑；m-螺栓抗剪面數(shù)目；h-栓桿與孔壁擠壓面最小高度；-螺栓的許用切應(yīng)力，見表15.7；p-栓桿或孔壁材料中強度較弱者的許用擠壓應(yīng)力，見表15.7。 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