螺栓强度计算

螺栓联接的强度计算,主要是根据联接的类型、联接的装配情况(是否预紧)和受载状态 等条件,确定螺栓的受力;然后按相应的强度条件计算螺栓危险截面的直径(螺纹小径)或校 核其强度。 3.4.1 普通螺栓联接的强度计算 1.松螺栓联接 松螺栓联接

松螺栓联接在装配时不需要把螺母拧紧, 在承受工作载荷之前螺栓并不受力, 所以螺栓 所受到的工作拉力就是工作载荷 F,故

螺栓危险截面拉伸强度条件为:

设计公式:

——螺纹小径,mm;F——螺栓承受的轴向工作载荷,N;[σ]——松螺栓联接的许 用应力,N/ ,

许用应力及安全系数见表 3-4-1。 2.紧螺栓联接 紧螺栓联接 紧螺栓联接有预紧力 F′,按所受工作载荷的方向分为两种情况: (1)受横向工作载荷的紧螺栓联接 受横向工作载荷的紧螺栓联接

普通螺栓联接

铰制孔用螺栓

(a)普通螺栓联接 普通螺栓联接:左图为通螺栓联接, 被联接件承受垂直于轴线的横向载荷 。 因螺栓 普通螺栓联接 杆与螺栓孔间有间隙,故螺纹不直接承受横向载荷 ,而是预先拧紧螺栓,使被联接零件表 面间产生压力 ,从而使被联接件接合面间产生的摩擦力来承受横向载荷。如摩擦力之总和 大于或等于横向载荷 ,被联接件间不会相互滑移,故可达到联接的目的。 (b)铰制孔用螺栓 铰制孔用螺栓:承受横向载荷时,不仅可采用普通螺栓联接,也可采用铰制孔用螺 铰制孔用螺栓 栓联接。此时,螺栓孔为铰制孔,与螺栓杆(直径 处)之间为过渡配合,螺栓杆直接承受 剪切,如上图所示。在受横向载荷的铰制孔螺栓联接中,载荷是靠螺杆的剪切以及螺杆和被 联接件间的挤压来传递的。 这种联接的失效形式有两种: 螺杆受剪面的塑性变形或剪断; ① ② 螺杆与被联接件中较弱者的挤压面被压溃。故需同时验算其挤压强度和剪切强度条件:

剪切强度条件:

挤压强度条件:

(2)受轴向工作载荷的紧螺栓联接 受轴向工作载荷的紧螺栓联接 现实生活中, 螺栓所受外载荷与螺栓轴线平行的情况很多, 如左图所示的汽缸盖螺栓联 接,即为承受轴向外载荷的联接。右图其受力分析图,在工作载荷作用前,螺栓只受预紧力 ,接合面受压力 由 减为 ;工作时,在轴向工作载荷 作用下,接合面有分离趋势,该处压力 应为

,称为残余预紧力, 与残余预紧力

同时也作用于螺栓,因此,螺栓所受总拉力 = + .

轴向工作载荷

之和,即:

压力容器端盖螺栓联接 图 受轴向载荷的普通螺栓联接工作载荷作用前后受力图

所以螺栓的强度校核与设计计算式分别为:

注意: 注意:当轴向工作载荷在 0~F 之间变化时,螺栓所受的总拉力将在

对于受轴向变载荷螺栓的粗略计算可按总拉力 3.螺栓与被联接件的受力与变形关系 螺栓与被联接件的受力与变形关系

~

之间变化。

进行,其强度条件仍为上式。

螺栓联接的强度计算,主要是根据联接的类型、联接的装配情况(是否预紧)和受载状态 等条件,确定螺栓的受力;然后按相应的强度条件计算螺栓危险截面的直径(螺纹小径)或校 核其强度。 3.4.1 普通螺栓联接的强度计算 1.松螺栓联接 松螺栓联接

松螺栓联接在装配时不需要把螺母拧紧, 在承受工作载荷之前螺栓并不受力, 所以螺栓 所受到的工作拉力就是工作载荷 F,故

螺栓危险截面拉伸强度条件为:

设计公式:

——螺纹小径,mm;F——螺栓承受的轴向工作载荷,N;[σ]——松螺栓联接的许 用应力,N/ ,

许用应力及安全系数见表 3-4-1。 2.紧螺栓联接 紧螺栓联接 紧螺栓联接有预紧力 F′,按所受工作载荷的方向分为两种情况: (1)受横向工作载荷的紧螺栓联接 受横向工作载荷的紧螺栓联接

普通螺栓联接

铰制孔用螺栓

(a)普通螺栓联接 普通螺栓联接:左图为通螺栓联接, 被联接件承受垂直于轴线的横向载荷 。 因螺栓 普通螺栓联接 杆与螺栓孔间有间隙,故螺纹不直接承受横向载荷 ,而是预先拧紧螺栓,使被联接零件表 面间产生压力 ,从而使被联接件接合面间产生的摩擦力来承受横向载荷。如摩擦力之总和 大于或等于横向载荷 ,被联接件间不会相互滑移,故可达到联接的目的。 (b)铰制孔用螺栓 铰制孔用螺栓:承受横向载荷时,不仅可采用普通螺栓联接,也可采用铰制孔用螺 铰制孔用螺栓 栓联接。此时,螺栓孔为铰制孔,与螺栓杆(直径 处)之间为过渡配合,螺栓杆直接承受 剪切,如上图所示。在受横向载荷的铰制孔螺栓联接中,载荷是靠螺杆的剪切以及螺杆和被 联接件间的挤压来传递的。 这种联接的失效形式有两种: 螺杆受剪面的塑性变形或剪断; ① ② 螺杆与被联接件中较弱者的挤压面被压溃。故需同时验算其挤压强度和剪切强度条件:

剪切强度条件:

挤压强度条件:

(2)受轴向工作载荷的紧螺栓联接 受轴向工作载荷的紧螺栓联接 现实生活中, 螺栓所受外载荷与螺栓轴线平行的情况很多, 如左图所示的汽缸盖螺栓联 接,即为承受轴向外载荷的联接。右图其受力分析图,在工作载荷作用前,螺栓只受预紧力 ,接合面受压力 由 减为 ;工作时,在轴向工作载荷 作用下,接合面有分离趋势,该处压力 应为

,称为残余预紧力, 与残余预紧力

同时也作用于螺栓,因此,螺栓所受总拉力 = + .

轴向工作载荷

之和,即:

压力容器端盖螺栓联接 图 受轴向载荷的普通螺栓联接工作载荷作用前后受力图

所以螺栓的强度校核与设计计算式分别为:

注意: 注意:当轴向工作载荷在 0~F 之间变化时,螺栓所受的总拉力将在

对于受轴向变载荷螺栓的粗略计算可按总拉力 3.螺栓与被联接件的受力与变形关系 螺栓与被联接件的受力与变形关系

~

之间变化。

进行,其强度条件仍为上式。


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