3.3单个螺栓的强度计算

单个螺栓的强度计算

单个螺栓的强度计算见表2.1-8。

表2.1-8 单个螺栓强度计算公式

类型		计算项目	计算公式	说 明
受轴向载荷的松螺栓联接		确定螺栓直径d1		F—螺栓所受轴向载荷 ðp—许用拉应力； ðs— 螺栓屈服点； Ss—安全因数，Ss= 1.2〜1.7; d1—螺纹小径
受轴向载荷的紧螺栓联接	静载荷	螺栓所受的总拉力		Fo—螺栓总拉力； F″—剩余预紧力，推荐值见表2.1-9; 控制预紧力时，Ss = 1.2〜1.5; 不控制预紧力时，Ss 见表 2.1-10
		螺栓危险截面强度校核
		确定螺栓直径d1
	变载荷	校核最大应力		Ss—最大应力安全因数，控制预紧力时，Ss=1.2-1.5;不控制预紧力时，见表2.1-10; ða—变载荷紧螺栓联接应力幅； Cb—螺栓的刚度； Cm—被联接件刚度； Cb/Cb+Cm—螺栓相对刚度，见表 2.1-11; ðap—许用应力幅； e—尺寸因数，见表 2.1-12； Kð—疲劳缺口因数， 见表 2.1-13; Kt—螺纹制造工艺因数，切制Kt=1; 滚制、搓螺纹Kt=1.25; Ku一受力不均匀因数，受压螺母Ku=1;受拉螺母Ku=1.5〜1.6； Sa一应力幅安全因数，不控制预紧力时，Sa=2.5-5。控制预紧力时Sa=1.5-2.5； ð-1T—试件的对称循环疲劳极限，见表2.1-14
		校核应力幅
受横向载荷的螺栓	普通螺栓	螺栓危险截面强度校核		F—螺栓的预紧力，根据螺栓受力求出， 见表2.1-3; 控制预紧力时，Ss=1.2-1.5; 不控制预紧力时，Ss见表2.1-10
		确定螺栓直径d1
	铰制孔螺栓	螺栓的切应力		Fs—螺栓所受横向载荷，见表2.1-3; m—螺栓受剪面个数； do—螺栓受剪面直径（可取为螺栓孔直径）； tp—许用切应力， 静载tp=ðs/2.5 变载tp=ðs/3.5-5 ð—计算对象的受压高度； ðpp—计算对象的许用挤压应力， 静载：钢ðpp=ðs/1.25 铸铁ðpp=ðb/2-2.5 变载：将静载的许用值再降低20%〜30%
		螺栓杆与孔壁的挤压应力
受偏心载荷的预紧联接	螺纹应力截面上的最大拉应力			As—螺纹的应力截面积 (mm2); ds—螺纹应力截面的直径(mm); F∑—轴向拉力（N); e—偏心距（mm); ðp—螺栓的许用拉应力
受复合载荷的预紧联接	螺栓危险截面强度校核			ðe—当量应力（MPa); ðp—螺栓的许用拉应力 (MPa); d—螺杆直径（mm); F∑—轴向总拉力（N); Ft—横向总剪切力（N)

表2.1-9 剩余预紧力F″推荐值

联接情况		F″
紧固联接	工作拉力无变化	(0.2 〜0.6) F
	工作拉力有变化	(0.6 〜1.0) F
紧密联接		(1.5〜 1.8) F
地脚螺栓联接		> F

注：应保证密封面剩余预紧力的压强为压力容器工作压强的2〜3.5倍。

表2.1-10 预紧联接螺栓的安全因数Ss(不控制预紧力）

材料种类	静载荷			变载荷
	M6-M16	M16-M30	M30-M60	M6-M16	M16-M30	M30-M60
碳钢	4~3	3~2	2~1.3	10~6.5	6.5	6.5~10
合金钢	5~4	4~2.5	2.5	7.5~5	5	5~7.5

表2.1-11 螺栓的相对刚度Cb/Cb+Cm值

联接形式	Cb/Cb+Cm
连杆螺栓	0.2
钢板联接+金属垫（或无垫）	0.2-0.3
钢板联接+皮革垫	0.7
钢板联接+铜皮石棉垫	0.8
钢板联接+橡胶垫	0.9

表2.1-12 尺寸因数∑

螺栓直径 d/mm	<12	16	20	24	30	36	42	48	56	64
∑	1	0.87	0.8	0.74	0.65	0.64	0.6	0.57	0.54	0.53

表2.1-13 螺纹疲劳缺口因数 Kð

螺栓材料 ðb/Mpa	400	600	800	1000
Kð	3	3.9	4.8	5.2

注：若螺栓为辗压螺纹，Kð应将表值降低20%〜30%。

表2.1-14螺纹紧固件常用材料及力学性能（MPa)

钢号	抗拉强度 ðb	屈服点 ðs	疲劳极限
			弯曲 ð-1	拉压  ð-1T
10	340〜420	210	160〜220	120〜150
Q215-A	340〜420	220
Q235-A	410 〜470	240	170 〜220	120〜160
35	540	320	220〜300	170 〜220
45	610	360	250〜340	190〜250
15MnVB	1000〜1200	800	—	—
40Cr	750 〜1000	650〜900	320 〜440	240〜340
30CrMnSi	1080 〜1200	900	—	—