螺栓的預緊力和擰緊力矩計算

螺栓的預緊力和擰緊力矩可查閱機械設計手冊計算，機械設計手冊采用成大先的第五版，以下為計算步驟：

 

 

螺栓的預緊需要執行者使用力矩扳手操作，參考扳手上的力矩指示標志，如下圖所示，所以我們最終的目的是確定擰緊力矩，用來指導生產。

 

 

 

 

 

既然我們要計算擰緊力矩，那接下來我們就看一下擰緊力矩的計算式：（手冊5-70頁）

 

 

 

從計算式中我們可以看到，經過簡化后T與系數K、預緊力F’和螺紋公稱直徑d相關。變量d非常容易確定，也就是我們使用多粗的螺栓，例如使用M12的螺栓，d即為12mm。那如何確定變量K呢？

 

手冊中給出了最常用螺紋的擰緊力矩系數K的參考表格，包含我們在大部分計算中需要使用到的情況，但是一些情況下表格中沒有給出，那如何確定變量K？

 

 

 

上式可以計算出表5-1-67沒有給出的情況，其中的關鍵系數為兩個摩擦因數，這兩個因數需要根據螺紋表面處理方式確定或者通過實驗確定，但表5-1-67給出了我們常用計算的大部分情況，一般從表中選擇即可。

最后我們要確定預緊力F’了，參考以下計算式：

 

 

屈服點可以從手冊的5-72頁，表5-1-69中查詢，選擇依據為螺紋的性能等級。公稱應力面積可從手冊的5-74頁，表5-1-70中查詢，依據是螺紋的直徑。碳素鋼還是合金鋼，這個要根據我們選擇的具體標准件，這個可以從手冊中查詢到。

 

結合以上的計算和實際工程經驗，將常用的螺栓預緊力和擰緊力矩進行了計算並整理成了表格，如下：

GB/T1228-1230螺栓副預緊力及擰緊力矩（k=0.13）

螺栓副規格	許用預緊力/kN		許用擰緊力矩/Nm
	8.8S	10.9S	8.8S	10.9S
M10	26	37	35	50
M12	37	50	60	80
M16	71	100	150	210
M20	111	160	290	420
M22	138	190	395	540
M24	160	220	500	690
M27	210	290	740	1020
M30	257	350	1000	1365
M33	326	459	1400	1970
M36	328	510	1535	2390

 注：一般1228的螺栓經過磷化處理，k取值為0.11-0.15之間，具體k的值還可以采用采購螺栓的《螺栓質量合格證書》中直接查閱。

 

對GB/T5782和5783中螺栓進行修正，得到下表：

螺栓副規格	許用預緊力/kN		許用擰緊力矩/Nm
	8.8	10.9	8.8	10.9	12.9
M10	26	37	45	60	75
M12	37	50	80	110	130
M14	52.5	74	120	170	210
M16	71	100	190	265	320
M18	88	124	260	365	435
M20	111	160	370	520	620
M22	138	190	500	700	840
M24	160	220	640	900	1080
M27	210	290	950	1350	1620
M30	257	350	1300	1800	2160
M36	328	510	2000	2800	/

 

 

 

                                                                                                                                                                                                                                               創作者      萬物仿真學堂      白鵬展