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標(biāo)題: 螺栓設(shè)計(jì)：僅受軸向載荷的工況下,，預(yù)緊力應(yīng)該怎么設(shè)計(jì) [打印本頁]

作者: oilpig 時(shí)間: 2015-6-16 08:52
標(biāo)題: 螺栓設(shè)計(jì)：僅受軸向載荷的工況下,，預(yù)緊力應(yīng)該怎么設(shè)計(jì)
本帖最后由 oilpig 于 2015-6-16 09:14 編輯

大家好,，請(qǐng)教關(guān)于螺栓預(yù)緊力的設(shè)計(jì),。

如圖所示，工件在工作臺(tái)上以最大0.01m/s的速度往復(fù)運(yùn)動(dòng),。工件上用螺栓固定了一根鋼絲,，鋼絲上需要產(chǎn)生的最大拉力為45N。由于體積限制,，不能在工件的另一端加螺母進(jìn)行固定,。

我現(xiàn)在的問題是螺栓螺紋的預(yù)緊力應(yīng)該怎么確認(rèn)。一定的預(yù)緊力對(duì)于螺紋連接的可靠性和連接件的疲勞強(qiáng)度肯定是有利的,。但是,，我在資料里面只找到根據(jù)螺栓連接承受的徑向載荷來確定預(yù)緊力的方法。請(qǐng)問各位,，有什么方法確定只受軸向載荷的預(yù)緊力呢,？謝謝！

參考資料：西北工業(yè)大學(xué)的第九版的《機(jī)械設(shè)計(jì)》

作者: 709079691 時(shí)間: 2015-6-16 09:03
橫向載荷X螺紋升角是什么,？

作者: 水水5 時(shí)間: 2015-6-16 09:14
機(jī)械設(shè)計(jì)課本里螺栓的預(yù)緊力工況是軸向載荷啊~以壓力容器的法蘭為例講解的,。西北工業(yè)大學(xué) 第七版濮良貴主編 72頁
緊螺栓連接計(jì)算，雖然沒有直接給出預(yù)緊力的計(jì)算方法,，但是給出了預(yù)緊力和殘余預(yù)緊力,、工作拉力之間的關(guān)系。與螺栓及被連接材料的相對(duì)剛度有關(guān),。
雖然你的螺栓在工作中只承受軸向拉力,，但是擰緊的過程中是扭轉(zhuǎn)載荷，所以也要考慮扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的剪切情況,。

作者: oilpig 時(shí)間: 2015-6-16 09:20

709079691 發(fā)表于 2015-6-16 09:03 3 V- g2 P% e5 z+ v. `
橫向載荷X螺紋升角是什么,？

準(zhǔn)備選用較小公稱直徑的粗牙螺紋。以公稱直徑1mm,，螺距0.25為例,。螺紋升角為4.55°

作者: oilpig 時(shí)間: 2015-6-16 10:12
本帖最后由 oilpig 于 2015-6-16 10:34 編輯

水水5 發(fā)表于 2015-6-16 09:14
5 a$ }& A0 S- @* o# ^/ h機(jī)械設(shè)計(jì)課本里螺栓的預(yù)緊力工況是軸向載荷啊~以壓力容器的法蘭為例講解的。西北工業(yè)大學(xué) 第七版濮良貴主編 ...

我理解的預(yù)緊力主要是防止連接件相對(duì)滑移,。對(duì)于我這種基本只受與螺栓連接方向一致的載荷的工況,，是不是預(yù)緊力主要就是防止鋼絲來回拉動(dòng)，使得螺紋連接松掉,？

那么設(shè)計(jì)思路是不是就是這樣的,，

1. 直接根據(jù)工況確定殘余預(yù)緊力，查的資料,，對(duì)于工作載荷不穩(wěn)定時(shí),，殘余預(yù)緊力=（0.6～1.0）工作拉力
2. 由殘余預(yù)緊力+工作拉力確定螺栓總拉力
3. 由總拉力，螺栓材料，性能等級(jí)確定螺栓的直徑
4.檢驗(yàn)設(shè)計(jì)
   4.1 根據(jù)螺栓及連接件的材料確定相對(duì)剛度,，借此算出總拉力變動(dòng)范圍（怎樣判斷變動(dòng)范圍是不是適合自己的應(yīng)用,？）
   4.2 反算出預(yù)緊力，對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn),，不能超過上限
   4.3 對(duì)其進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算,，校核螺栓的疲勞強(qiáng)度

作者: 水水5 時(shí)間: 2015-6-19 08:46

oilpig 發(fā)表于 2015-6-16 10:12 $ X$ B- Q4 n O7 V- [
我理解的預(yù)緊力主要是防止連接件相對(duì)滑移。對(duì)于我這種基本只受與螺栓連接方向一致的載荷的工況,，是不是預(yù) ...

同意
速度很低,，疲勞就不用校核了吧

作者: 曾經(jīng)的自我 時(shí)間: 2015-6-19 12:38
按照樓主的說法，這樣一個(gè)結(jié)構(gòu),，如果真的要算預(yù)緊力,，那你就可以按照書里面承受軸向載荷和工作拉力的這一節(jié)去套用公式,。
那預(yù)緊力就很簡單,，碳素鋼0.6*屈服強(qiáng)度*螺栓危險(xiǎn)截面積。然后按照上面公式去套用,，根據(jù)材料等來選擇螺栓的相對(duì)剛度,，結(jié)合你螺栓的工作拉力45N，去驗(yàn)證是否合理安全,。當(dāng)然,，疲勞也可以按后面的公式計(jì)算。
計(jì)算其實(shí)很簡單,，不必想的過于復(fù)雜,，什么橫向受力，扭轉(zhuǎn)等,，如果這些還考慮,，那不可能有結(jié)果的。
另外,，根據(jù)這個(gè)情況,，我覺得根部不需要去計(jì)算什么預(yù)緊力，原因如下：
1.工作拉力才45N,，那你想用多大的螺栓,，加入M2吧，夠小的了,，鋼絲繩怎么連接都是問題了,，4.8級(jí)，夠低了,，它的預(yù)緊力就是600N左右吧,，那么螺栓總拉力極端情況采食645N，這個(gè)應(yīng)力的變化太小了，以至于工作拉力對(duì)預(yù)緊力產(chǎn)生不了什么影響的,，所以沒有必要去算,；
2.工作拉力能計(jì)算，但是怎么控制和實(shí)現(xiàn),，你不可能去采用負(fù)載的拉力測量設(shè)備,，而最常見的是扭矩扳手，這里就有一個(gè)扭矩的測量問題,，簡化點(diǎn)就是T=kFd,，就是扭矩=扭矩系數(shù)*預(yù)緊力*直徑。k想精確得到必須去測量,，不同批次螺栓,，不同的墊圈，k差異很大,，達(dá)到什么程度,，舉例說，M10以上的螺栓,，你可以在網(wǎng)上查到扭矩的推薦值,，但按這個(gè)值去做，很多螺栓可能斷掉,，除了螺栓質(zhì)量問題,，就是扭矩系數(shù)的差異了。實(shí)際很多重要部位的螺栓,，特別是規(guī)格大的,，高強(qiáng)度的，都要有扭矩要求,，甚至要測量每批螺栓的扭矩系數(shù)和螺栓質(zhì)量,。做不到這些，談控制扭矩和預(yù)緊力沒有太大意義,。最多只能將預(yù)緊力控制到一定范圍,，這個(gè)范圍可能很大。對(duì)于很小規(guī)格的螺栓,，我個(gè)人認(rèn)為是測不出這個(gè)數(shù)據(jù)的,，也沒有人回測。
建議選用比計(jì)算稍大的螺栓,，使得無論怎么預(yù)緊都比工作拉力大很多就行了
這樣就不會(huì)斷,，也不會(huì)松，當(dāng)然也沒有疲勞問題

作者: 幸會(huì)幸會(huì) 時(shí)間: 2015-6-19 12:47
受軸向變載的螺栓應(yīng)力幅是主要影響因素,，除靜強(qiáng)度外,，要特別校核螺栓變載應(yīng)力幅要小于許用應(yīng)力幅,。許用應(yīng)力幅得根據(jù)具體的螺栓尺寸、材料和制造工藝來確定了,，下圖可參考一下

作者: oilpig 時(shí)間: 2015-6-19 14:57

曾經(jīng)的自我發(fā)表于 2015-6-19 12:38
& U9 _$ b1 g: v/ k/ g+ s( L按照樓主的說法,，這樣一個(gè)結(jié)構(gòu)，如果真的要算預(yù)緊力,，那你就可以按照書里面承受軸向載荷和工作拉力的這一節(jié) ...

你好,，感謝你的回答。我有幾個(gè)疑問：

1. 通過閱讀書籍,，我認(rèn)為首先應(yīng)該根據(jù)工作載荷和連接緊密型的要求算出殘余預(yù)緊力,；然后根據(jù)材料的相對(duì)剛度和殘余預(yù)緊力計(jì)算出預(yù)緊力。你回復(fù)里的“0.5*屈服極限*危險(xiǎn)截面積”應(yīng)該是作為校驗(yàn)當(dāng)前預(yù)緊力是否合適的,。

2. “選用比計(jì)算稍大的螺栓,，使得無論怎么預(yù)緊都比工作拉力大很多就行了”，前半句代表靜強(qiáng)度計(jì)算,，涉及到螺紋連接件的許用拉應(yīng)力和螺栓總拉力,，確實(shí)能保證不會(huì)斷；后半句說明殘余預(yù)緊力始終遠(yuǎn)大于0,，確實(shí)保證不會(huì)宋,。但是我不太理解這怎么保證受軸向變載荷的連接沒有疲勞問題了？請(qǐng)賜教,！

作者: oilpig 時(shí)間: 2015-6-19 15:02

幸會(huì)幸會(huì) 發(fā)表于 2015-6-19 12:47 3 M( O* Z; G3 X6 {2 \
受軸向變載的螺栓應(yīng)力幅是主要影響因素，除靜強(qiáng)度外,，要特別校核螺栓變載應(yīng)力幅要小于許用應(yīng)力幅,。許用應(yīng)力 ...

你好，感謝的你回復(fù),。我在做疲勞強(qiáng)度的校核,。

我在計(jì)算螺栓的最大應(yīng)力計(jì)算安全系數(shù)時(shí)遇到了問題。其中有一個(gè)參數(shù)叫做有效應(yīng)力集中系數(shù),，我在查資料的時(shí)候發(fā)現(xiàn)都是“公稱直徑12mm的普通螺紋的拉壓有效應(yīng)力集中系數(shù)”,。但是我設(shè)計(jì)的螺紋的公稱直徑為2mm，不知道能不能采用相關(guān)的系數(shù),，或者需要去其他地方找資料,？

作者: oilpig 時(shí)間: 2015-6-19 15:40

oilpig 發(fā)表于 2015-6-19 15:02
) {2 h; Y6 h C* d( N, E6 c你好，感謝的你回復(fù),。我在做疲勞強(qiáng)度的校核,。
4 M3 L1 G4 u& ?/ J( X1 ` n1 c! }+ H. T: d
我在計(jì)算螺栓的最大應(yīng)力計(jì)算安全系數(shù)時(shí)遇到了問題。其中 ...

好的,！謝謝,！我再查查資料

作者: 曾經(jīng)的自我 時(shí)間: 2015-6-22 11:04
之所以選擇了m12作為例子可能是一個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，我個(gè)人覺得可能是考慮了螺栓的使用情況，m12大小相近的螺栓應(yīng)該是日常最普遍的,。個(gè)人認(rèn)為同種螺栓,，制造工藝材料相同的，應(yīng)力集中應(yīng)該差不太多,，可以作為計(jì)算參考,，因?yàn)椴豢赡苷业矫總€(gè)規(guī)格都有具體的值，或者有些國外資料可能會(huì)有類似應(yīng)力直徑材料曲線的,。
至于為什么你這里可以不去細(xì)究疲勞,，你可以自己取個(gè)合理的螺栓直徑和材料，用公式里的極限值去計(jì)算,，我想不會(huì)有影響的,。應(yīng)該很多高強(qiáng)螺栓的預(yù)緊力和工作拉力都在一個(gè)量級(jí)，至多相差幾倍,，這樣才會(huì)有疲勞破壞,。

作者: 吳均135 時(shí)間: 2015-6-27 09:58
機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)上有關(guān)于預(yù)緊力的計(jì)算，可以看看

作者: 破刀屠神 時(shí)間: 2015-7-12 01:18
這樣一看,，發(fā)現(xiàn)自己就是個(gè)菜鳥哦

作者: 漠舞 時(shí)間: 2015-7-29 15:07

這樣一看,，發(fā)現(xiàn)自己就是個(gè)菜鳥哦

作者: 機(jī)械菜鳥zy 時(shí)間: 2016-2-28 21:47
學(xué)習(xí)了

作者: 機(jī)械菜鳥zy 時(shí)間: 2016-2-28 21:55
學(xué)習(xí)了

作者: 王wwj90 時(shí)間: 2019-7-10 08:20
大家說的這些我都研究了，現(xiàn)在越算越迷糊,，跟QC/T518的不一樣啊

作者: killspy 時(shí)間: 2020-4-17 14:39
學(xué)習(xí)了

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