法兰螺栓预紧力的计算

螺栓拧紧力计算方法螺栓的拧紧力是指在螺纹连接中，为了使螺栓产生预压力的力量。

螺栓的拧紧力直接影响到连接的紧固性能，因此在工程实践中对螺栓拧紧力的计算十分重要。

下面将介绍两种常用的螺栓拧紧力计算方法。

一、力矩法力矩法是一种常用的螺栓拧紧力计算方法，其基本原理是通过施加力矩来实现螺栓拧紧。

具体计算步骤如下：1.确定螺栓直径（d），螺栓材料的弹性模量（E）和拉伸极限（σt）。

2.根据连接件类型和要求的预紧力，选择螺栓的预紧力系数，一般为0.75～0.90。

3. 根据预紧力系数，计算螺栓的预紧力（Ppre）。

Ppre = K × A × σt其中，K为预紧力系数，A为螺栓的截面面积。

4.根据螺栓直径，计算螺栓的剪切面积（As）。

As=(π/4)×d^25.根据螺栓直径，计算螺栓的扭矩系数（Kt）。

Kt=0.2×d6.根据螺栓的扭矩系数和预紧力，计算螺栓的拧紧力矩（Mt）。

Mt = Kt × PpreF=Mt/(0.2×d)需要注意的是，力矩法在计算中假设了螺栓在拧紧过程中的各种力的分布情况，因此对于特殊螺栓或连接条件，需要采用其他的拧紧力计算方法。

二、拉伸法拉伸法也是一种常用的螺栓拧紧力计算方法，其基本原理是通过施加拉伸力来实现螺栓的拧紧。

具体计算步骤如下：1.确定螺栓的拉伸极限（σt）和连接件的静态角度。

2.根据连接件类型和要求的预紧力，选择螺栓的预紧力系数，一般为0.70～0.853. 根据预紧力系数，计算螺栓的预紧力（Ppre）。

Ppre = K × A × σt4. 根据螺栓的截面积和预紧力，计算约束力（Fcon）。

Fcon = Ppre / A5.根据螺栓直径，计算预伸长量（ΔL）。

ΔL = Fcon / (A × E)6.根据连接件的静态角度，计算螺栓的相对角度（Δθ）。

Δθ=ΔL/r其中，r为连接件的中心距。

法兰螺栓预紧力的计算 Prepared on 22 November 2020
法兰螺栓预紧力的计算
对法兰的连接螺栓进行计算有时是必要的，下面根据GB150整理出关于螺栓预紧力的计算公式如下：
一、已知条件----垫片系数
Ko------预紧垫片系数，单位：mm，
Kd------常温下垫片材料变形阻力,单位：MPa
K1------操作垫片系数，单位：mm
已知条件----计算参数
三、计算：
预紧状态下最小螺栓载荷La=*Dg*Ko*Kd单位N
操作状态下最小螺栓载荷Lp=y*（*Dg2*p+*Dg*k1*p*Fs）单位N 预紧状态下需要的最小螺栓总截面积Aa=La/[σ]b，单位：mm2
操作状态下需要的最小螺栓总截面积Ap=Lp/[σ]b，单位：mm2
设计需要的螺栓总截面积：
取Aa和Ap中的较大者Am=Max（Aa，Ap）单位：mm
螺栓的螺纹底径d0=C
*
4单位：mm
A m/(3.14
*
n)
预紧状态下螺栓的设计载荷L=（Am+Ab）/2*[σ]b单位：N
操作状态下螺栓的设计载荷L=Lp单位：N。

螺栓预紧力公式推导螺栓的预紧力是指在装配时，通过给螺栓施加一定的扭矩或拉伸力，使其受到拉伸状态下的力，从而保证连接的紧固和牢固。

螺栓的预紧力可以通过以下公式来计算：Fp = K * T / (d * Ks)其中，Fp为预紧力，K是螺栓的摩擦系数，T是施加在螺栓上的扭矩，d是螺栓的直径，Ks是螺栓的拉伸系数。

推导过程如下：1. 根据力的平衡原理，螺栓受到的外部力等于预紧力，即Fp = F。

2. 根据力的平衡条件，F = μ*Fp，其中μ是螺栓和螺母之间的摩擦系数。

3. 对螺栓进行受力分析，根据胶结力学理论，可以得到螺栓的两端所受的力分别为Fp/2。

4. 对螺栓进行静力学分析，可以得到螺栓的受力情况为：Fp/2 = (π*d^2/4) * σ，其中σ是螺栓所受的应力。

5. 根据胶结力学理论，应力和应变之间的关系为：σ = E * ε，其中E是螺栓的弹性模量，ε是螺栓的相对变形。

6. 将上述两个公式结合，可以得到：Fp/2 = (π*d^2/4) * E * ε。

7. 根据胶结力学理论，相对变形和应变之间的关系为：ε = ΔL / L0，其中ΔL是螺栓的弹性变形，L0是螺栓的初始长度。

8. 弹性变形可以表示为：ΔL = α * L0 * T，其中α是螺栓的张力系数，T是施加在螺栓上的扭矩。

9. 将上述两个公式结合，可以得到：Fp/2 = (π*d^2/4) * E * α * L0 * T。

10. 最后，将Fp/2乘以2得到Fp，并整理公式，可以得到：Fp = (π*d^2/4) * E * α * L0 * T。

综上所述，就得到了螺栓预紧力的公式推导过程。

需要注意的是，公式中的一些参数如摩擦系数、拉伸系数和张力系数等需要根据具体情况确定。

法兰螺栓预紧力的计算 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
法兰螺栓预紧力的计算
对法兰的连接螺栓进行计算有时是必要的，下面根据GB150整理出关于螺栓预紧力的计算公式如下：
一、已知条件----垫片系数
Ko------预紧垫片系数，单位：mm，
Kd------常温下垫片材料变形阻力,单位：MPa
K1------操作垫片系数，单位：mm
已知条件----计算参数
三、计算：
预紧状态下最小螺栓载荷La=*Dg*Ko*Kd单位N
操作状态下最小螺栓载荷Lp=y*（*Dg2*p+*Dg*k1*p*Fs）单位N 预紧状态下需要的最小螺栓总截面积Aa=La/[σ]b，单位：mm2
操作状态下需要的最小螺栓总截面积Ap=Lp/[σ]b，单位：mm2
设计需要的螺栓总截面积：
取Aa和Ap中的较大者Am=Max（Aa，Ap）单位：mm
螺栓的螺纹底径d0=C
*
4单位：mm
A m/(3.14
*
n)
预紧状态下螺栓的设计载荷L=（Am+Ab）/2*[σ]b单位：N
操作状态下螺栓的设计载荷L=Lp单位：N。

法兰螺栓紧固力矩计算RF法兰螺栓的紧固力矩计算是为了确保法兰连接具有足够的紧固力，以防止泄漏和螺栓松动。

在计算法兰螺栓的紧固力矩时，需要考虑螺栓直径、材料、法兰的标准和形状、摩擦系数等因素。

以下将分步骤详细介绍法兰螺栓紧固力矩的计算方法。

第一步：确定法兰的类型和尺寸法兰的类型和尺寸是决定紧固力矩计算的重要因素，常见的法兰类型有焊接法兰、螺纹法兰和法兰盘等。

根据工程需求，选择合适的法兰型号和尺寸，可以从相关的法兰标准或制造商提供的法兰参数手册中查找。

第二步：确定法兰螺栓的材料和标准法兰螺栓的材料和标准也是影响紧固力矩计算的重要因素。

根据实际使用条件和要求选择螺栓材料，常见的材料有碳钢、不锈钢、合金钢等。

同时要确定符合要求的法兰螺栓标准，如GB/T、ASTM、DIN等。

第三步：计算螺栓的紧固力矩法兰螺栓的紧固力矩可以通过以下公式计算：RF=μ(KxFxD)其中，RF为紧固力矩，μ为摩擦系数，K为系数，F为预加载力，D为扭矩系数。

a)计算扭矩系数D：扭矩系数取决于法兰螺栓直径，常见的计算公式为：D=(Kxd²)/12其中，d为螺栓直径，单位为mm；K为系数，根据螺栓材料和标准类型确定，可用相关手册中的数值或经验值。

b)计算预加载力F：预加载力是指在紧固螺母前施加在法兰上的力，常用的计算公式为：F=K2xAxP其中，K2为系数，取决于法兰和螺栓材料的类型，A为螺栓截面积，P为压力，单位为N/mm²。

c)计算摩擦系数μ：摩擦系数反映了法兰螺栓的螺纹和摩擦面之间的摩擦情况，常见的计算方法为：μ=0.2+(0.002×RH)其中，RH为法兰螺纹的硬度，RH越高，摩擦系数越大。

第四步：根据计算结果确定紧固力矩根据以上计算得到的扭矩系数D、预加载力F和摩擦系数μ，代入公式RF=μ(KxFxD)计算紧固力矩RF。

最终的紧固力矩应当按照设计要求和实际应用情况进行综合考虑，必要时需要进行调整。

法兰螺栓预紧力的计算
对法兰的连接螺栓进行计算有时是必要的，下面根据GB150整理出关于螺栓预紧力的计算公式如下：
、已知条件----垫片系数
Ko------预紧垫片系数，单位：mm,
Kd——常温下垫片材料变形阻力，单位：MPa
K1 ----- 操作垫片系数，单位：mm
已知条件----计算参数
二、计算:
预紧状态下最小螺栓载荷 La = 3.14*Dg*Ko*Kd 单位N
操作状态下最小螺栓载荷 Lp = y* ( 0.785*Dg2*p+3.14*Dg*k1*p*Fs ) 单位N
预紧状态下需要的最小螺栓总截面积
Aa :
=La / [(T ]b ，单位： mm 2 操作状态下需要的最小螺栓总截面积 Ap
:
=Lp / [ c ]b , 单位： mm 2
设计需要的螺栓总截面积：
取Aa 和Ap 中的较大者 Am = Max (Aa
，
Ap )
单位: mm 螺栓的螺纹底径d0 =
4* Am/(3.14 * n)
C
单位: mm
预紧状态下螺栓的设计载荷 L = (Am+Ab ) / 2 * [(T ]b 单位：N 操作状态下螺栓的设计载荷L = Lp 单位：N。

螺栓预紧力！螺栓预紧力就是在拧螺栓过程中拧紧力矩作用下的螺栓与被联接件之间产生的沿螺栓轴心线方向的预紧力。

对于一个特定的螺栓而言，其预紧力的大小与螺栓的拧紧力矩、螺栓与螺母之间的摩擦力、螺母与被联接件之间的摩擦力相关。

..目的预紧可以提高螺栓连接的可靠性、防松能力和螺栓的疲劳强度，增强连接的紧密性和刚性。

事实上，大量的试验和使用经验证明：较高的预紧力对连接的可靠性和被连接的寿命都是有益的，特别对有密封要求的连接更为必要。

当然，俗话说得好，“物极必反”，过高的预紧力，如若控制不当或者偶然过载，也常会导致连接的失效。

因此，准确确定螺栓的预紧力是非常重要的。

计算方法预紧力矩Mt=K×P0×d×0.001 N.mK:拧紧力系数d：螺纹公称直径P0：预紧力P0=σ0×As As也可由下面表查出As=π×ds×ds/4 ds:螺纹部分危险剖面的计算直径ds=（d2+d3）/2d3= d1-H/6 H：螺纹牙的公称工作高度σ0 =（0.5～0.7）σsσs――――螺栓材料的屈服极限N/mm2 （与强度等级相关，材质决定）K值查表：(K值计算公式略)σs查表：As查表：法兰连接中螺栓预紧力及垫片密封性的研究对压力管道法兰连接中螺栓的受力、预紧力的计算方法进行了分析,研究了垫片的密封性能,包括基本密封特性、压力-回弹特性、垫片的厚度和宽度效应。

得出了法兰连接时,连接点的泄漏与螺栓预紧力、密封面状态、使用工况、垫片等有关的结论。

螺栓预紧力检测采用电阻应变计测量应力的方法，目前主要有测力螺栓和环形垫圈两种形式的测量方式，测力螺栓是直接替换现有螺栓，直接将螺栓预紧力测量出来的传感器，能准确的测量螺栓的预紧力的大小,可以精确到公斤。

尤其更适合大型压力容器气密试验前的螺栓的预紧力的检测。

紧力螺栓预紧力就是在拧螺栓过程中拧紧力矩作用下的螺栓与被联接件之间产生的沿螺栓轴心线方向的预紧力。

对于一个特定的螺栓而言，其预紧力的大小与螺栓的拧紧力矩、螺栓与螺母之间的摩擦力、螺母与被联接件之间的摩擦力相关。

目的预紧可以提高螺栓连接的可靠性、防松能力和螺栓的疲劳强度，增强连接的紧密性和刚性。

事实上，大量的试验和使用经验证明：较高的预紧力对连接的可靠性和被连接的寿命都是有益的，特别对有密封要求的连接更为必要。

当然，俗话说得好，“物极必反”，过高的预紧力，如若控制不当或者偶然过载，也常会导致连接的失效。

因此，准确确定螺栓的预紧力是非常重要的。

计算方法预紧力矩Mt=KxPOxdxO.OO1 N.mK:拧紧力系数d：螺纹公称直径P0：预紧力PO=aOxAs As也可由下而表查出As=nxdsxds/4 ds:螺纹部分危险剖面的计算直径ds= (d2+d3) /2 d3=d1-H/6H：螺纹牙的公称工作高度oO = （0.5~0.7） asos ------------ 螺栓材料的屈服极限N/mm2 （与强度等级相关，材质决定）K值查表:（K值计算公式略）K值摩擦表而状况有润滑无润滑精加工表面0.100.12一般加工表而0.13-0.150.18-0.21表而氧化0.200.24镀锌0.180.22干燥的粗加工表而0.26 〜0.3as查表:螺纹性能等级3.6 4.6 4.8 5.6 5.8 6.88.89.810.912.9OS或o0.2N/m m2182430324048647290108As查表:2法兰连接中螺栓预紧力及垫片密封性的研究对压力管道法兰连接中螺栓的受力、预紧力的计算方法进行了分析，研究了垫片的密封性能,包折基本密封特性、压力■回弹特性、垫片的厚度和宽度效应。

得出了法兰连接时，连接点的泄漏与螺栓预紧力、密封面状态、使用工况、垫片等有关的结论。

螺栓预紧力检测采用电阻应变计测量应力的方法，目前主要有测力螺栓和环形垫圈两种形式的测量方式，测力螺栓是直接替换现有螺栓，直接将螺栓预紧力测量出来的传感器，能准确的测量螺栓的预紧力的大小，可以精确到公斤。

法兰螺栓预紧力的计算对法兰的连接螺栓进行计算有时是必要的，下面根据GB150整理出关于螺栓预紧力的计算公式如下：
一、已知条件----垫片系数
Ko------预紧垫片系数，单位：mm，
Kd------常温下垫片材料变形阻力,单位：MPa
已知条件----计算参数
三、计算：
预紧状态下最小螺栓载荷La=3.14*Dg*Ko*Kd单位N
操作状态下最小螺栓载荷Lp=y*（0.785*Dg2*p+3.14*Dg*k1*p*Fs）单位N 预紧状态下需要的最小螺栓总截面积Aa=La/[σ]b，单位：mm2
操作状态下需要的最小螺栓总截面积Ap=Lp/[σ]b，单位：mm2
设计需要的螺栓总截面积：
取Aa和Ap中的较大者Am=Max（Aa，Ap）单位：mm
螺栓的螺纹底径d0=C
*
4单位：mm
A m/(3.14
*
n)
预紧状态下螺栓的设计载荷L=（Am+Ab）/2*[σ]b单位：N
操作状态下螺栓的设计载荷L=Lp单位：N。

预紧力计算公式
1 预紧力介绍
预紧力是指在紧固件安装到孔（或孔和板之间）之前强行将螺栓或螺钉转动一定距离以获得的力称为预紧力，预紧力证明了螺栓和螺母的扭矩。

2 预紧力的意义
预紧力的主要作用是紧固件和紧固孔之间的初始接触面积，以防止因温度变化而产生的紧固件松动，随温度变化而改变的位移，液压支撑的时间变化，而预紧力可以保持紧固件和孔（或板）间的初始接触面积，更好地维持刚性和稳定。

3 预紧力计算公式
由于载荷位移关系（根据Hooke定律），预紧力可以通过其与松弛距离成正比，即T=K·L，其中T表示预紧力，K是刚度系数，L表示松弛距离。

K值有很多不同的测定方法，具体取决于不同的紧固件，存在一定的差异。

4 结论
从上述可以看出，预紧解的作用很大，其计算的结果也很重要，因为它能有效地维持刚性和稳定。

此外，预紧力还必须根据具体问题的不同而测定，并且要考虑紧固件的材料、形状、尺寸等因素。

法兰垫片螺栓定力矩紧固计算公式详细解析螺栓定力矩紧固计算公式详细解析预紧比压力y的定义(单位MPa):垫片在弹性内变形，且足以将法兰表面上微观的不平度填补严密不致产生泄漏的单位密封面积压紧力的最小值。

简单说就是垫片能够起到密封作用时单位面积压紧力最小值，也就是最小单位压强。

y值的特点:不同垫片y值不同，同一垫片的y值固定不变，与管压力无关。

防止垫片被压成塑形形变，预紧压力不应大于4y，垫片最小宽度校核出于此目的。

预紧比压力y=P/AP:垫片有效压紧力A:垫片有效面积垫片系数m的定义:也叫剩余比压系数。

当管系升压到操作压力时，因内压产生轴向作用力，趋于将法兰分开。

于是作用在垫片上的紧固力减小。

当垫片的有效截面上的紧固压力小至某一临界值时，仍能保持密封，这时在垫片上剩余的紧固力即为有效紧固压力P。

当小至临界值以下时就会发生泄漏，甚至将垫片吹掉。

因此，垫片的有效紧固力必须超过管系操作压力P1的m倍，这个倍数值m就是垫片系数。

m值的特点:垫片系数m与预紧比压力y都是垫片本身特有的数值，不同垫片由不同的m值，其值因垫片的形状、材质等不同而不同，且m随垫片硬度增大而增大。

垫片系数m=P/P1P:垫片有效压紧力P1:管系工作压力垫片接触宽度N(单位mm): 法兰在预紧前垫片能与法兰密封面接触上的宽度，称为垫片接触宽度，以N表示。

垫片在预紧状态下受到最大载荷的作用，可能因压紧过度而失去密封性能，为此垫片须有足够的宽度Nmin，其值按下式校核: Nmin=Ab×*d+b/2π/DG/y<N(mm)式中 Ab——实际螺栓面积，mm2，按GB150计算[d]b——螺栓材料许用拉应力，MPaDG——垫片压紧力作用中心圆直径，mmy——垫片比压力，MPa垫片接触宽度N的特点:N?Nmin。

可根据垫片形式查JB/T4718-92 取得。

垫片基本密封宽度b0(单位mm):当法兰螺栓预紧后，由于法兰环产生偏转，法兰密封面在靠近内径处会产生分离，使其与该部位的垫片脱离接触，故垫片只有在靠近外径处才能被压紧。