螺栓连接的基本计算

根据螺栓的强度等级,存在一套通用的螺栓拧紧公式。这种简便方法在大多数情况下都十分实用,尤其适用于短螺栓联接。而对于足够长的螺栓联接 - 其变形程度足以影响使用性能 - 此时更宜通过分析并针对特定工况计算预紧力。这正是“螺栓联接生成器”所具备的计算功能。

带有预紧力的螺栓联接的计算。通过轴向力或切向力施加的载荷。计算以公制单位或英制单位进行。采用 ANSI 标准集时,计算采用的是英制单位,并且包含相应的螺栓尺寸。

输入参数

k

密封系数 - 使用预应力螺栓联接时,不希望材料之间存在距离(例如,由于表面劣质),此安全系数的引入即是为了防止材料之间存在距离。密封系数 k = 1 + Ψ ( 其他密封系数 Ψ = 0.5 - 1.5)。建议的最小值是 1.2。

F a

最大运转轴向力

n

力输入系数

F t

运转的最大切向力

f

连接摩擦系数(连接的材料之间)

z

螺栓数量

d

螺纹直径

p

螺距

d s

螺栓无螺纹部分杆径

d min

螺栓小径

S y

支反力矩强度

k s

安全系数(根据所需的连接安全等级选择该值。)

p A

螺纹许用压力(螺母)

E 1

螺栓的弹性模量

f 1

螺母和螺栓之间的螺纹摩擦系数

f 2

螺母和螺栓的接触面中的摩擦系数

L

连接材料的宽度

E 2

连接材料的弹性模量

计算的参数

根据以下计算公式,此程序会通过指定的公称螺栓直径来计算螺栓的几何尺寸:

螺母螺纹的最小直径

D1 = d - 1.082531 p

螺纹的螺距直径

d2 = d - 0.649519 p

螺栓联接的计算:

连接中的工作扭矩 - 由轴向力确定,必须确保通过连接材料的摩擦实现切向力的传递。另外还受连接密封系数表示的密封要求的影响。

F = Fa + Ft / f

Fmax = k / z * F

预应力 - 基于连接的工作扭矩,通过使用 c n 支反力矩常量考虑螺栓和凸缘的弹性支反力矩。

其中:

 

c 1 = c 10 + (1 - n) c 20

 

c 2 = n c 20

  

  

 

对于钢,a = 10

 

对于铸铁,a = 8

 

对于铝和铝合金,a = 6

要求的锁紧矩 - 由预应力决定,受螺母和螺栓之间的螺纹摩擦系数以及螺母或螺栓的接触面中的摩擦系数的影响。

计算的螺栓中的拉伸应力

计算的螺栓中的扭应力

螺栓中的等效应力

承载螺栓的最大力所造成的应力

计算的螺纹中的压力

计算校核 - 紧固连接和运转期间螺栓中的应力(关于指定的连接安全)和螺纹中许用压力的校核。

σ red ≤ S y / k s 和 σ max ≤ S y / k s 和 p c ≤ p A