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          空心螺栓裝配,扭矩和軸力是多少?該如何計算?

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          背 景

          最近有小伙伴遇到空心螺栓裝配,問螺絲君如何設置擰緊扭矩?有沒有參考規范?螺絲君之前發過不同等級、尺寸和摩擦系數狀態的合適工藝扭矩和軸力,如下圖所示。

          需要注意的是,該數值僅適合實心螺栓的擰緊裝配,那么,空心螺栓的擰緊扭矩該如何設置?螺絲君本著“授人以魚,不如授人以漁”,詳細推導出空心螺栓擰緊軸力和扭矩的計算公式,各位小伙伴在應用時只需要將相關參數帶入公式計算即可獲得擰緊軸力和扭矩。

           01 空心螺栓的扭矩和軸力計算公式推導 

          公式中符號含義:

          FMzul:許用軸力,

          A0:空心螺栓最小截面,

          RP0.2 min:最小屈服強度,

          ν:螺栓利用率,

          d0:螺栓最小橫截面直徑,

          d2:螺栓螺紋中徑,

          μG min:最小螺紋摩擦系數,

          db:螺栓空心直徑,

          μK min:最小頭部摩擦系數,

          WPpl:空心螺栓極慣性矩,

          σM:正應力,

          τM:切應力,

          σred:復合應力,

          MG:螺紋扭矩,

          FM:裝配軸力,

          MA:裝配扭矩,

          p:螺距,

          DKm:端面摩擦直徑

          空心螺栓的最小截面積計算公式:

          屈服狀態空心螺栓極慣性矩:

          復合應力計算公式:

          正應力計算公式:

          切應力計算公式:

          由公式3可得:

          由公式6可得:

          當復合應力達到屈服強度時,σred=RP0.2 min,并取安全系數ν。

          螺紋扭矩的計算公式:

          由公式1、公式2、公式4、公式5、公式9可得下式:

          將公式10帶入公式8中,可得下式:

          參考VDI2230,ν:螺栓利用率通常取0.9。

          擰緊扭矩的計算公式如下:

          db:螺栓空心直徑為0時,公式11和公式12即為計算實心螺栓的計算公式。

           

           02 空心螺栓的應用 

          空心螺栓,主要在高壓液體系統和氣壓系統,有簡化機械結構的好處。

          空心螺栓在氣壓,如氣動鎬和液壓,如挖機、水壓,如船舶等有壓力的管路系統中使用,它即能很好的連接各部件,也能通過壓力流體(氣、油、水等)。

          空心螺栓的使用,大大簡化機械的結構,增加機器功能,在工業上使用越來越廣泛。

          考慮到空心螺栓連接的位置均有的密封要求,因此,有必要計算合理的工藝擰緊扭矩以保證合適的軸力,并進行計算校核。

            螺絲君經驗與總結 

          1)空心螺栓常應用在氣壓和液壓系統的管路中,即能很好的連接各部件,也能通過壓力流體(氣、油、水等),結構簡單,應用廣泛。

          2)空心螺栓的擰緊軸力和扭矩無法參考現有的實心螺栓數值,需根據實際零件狀態進行計算,公式10和公式11分別為空心螺栓的擰緊軸力和擰緊扭矩計算公式。

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