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  螺栓强度计算公式 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  螺栓强度计算公式 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  螺栓强度计算公式
确定螺栓直径d1  螺栓强度计算公式
变载荷 校核最大应力  螺栓强度计算公式 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  螺栓强度计算公式
受横向载荷的螺栓 普通螺栓 螺栓危险截面强度校核  螺栓强度计算公式 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  螺栓强度计算公式
铰制孔螺栓 螺栓的切应力  螺栓强度计算公式 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  螺栓强度计算公式
受偏心载荷的预紧联接 螺纹应力截面上的最大拉应力  螺栓强度计算公式 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
螺栓强度计算
受复合载荷的预紧联接 螺栓危险截面强度校核  螺栓强度计算公式 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)
螺栓强度计算

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
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
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