法兰螺栓预紧力的计算

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。

螺栓预紧伸长法计算公式螺栓是一种常用的紧固件，广泛应用于机械设备、建筑结构和其他领域。

在使用螺栓时，预紧力是非常重要的，它可以保证螺栓连接的紧固性能，防止松动和脱落。

螺栓的预紧力可以通过伸长法来计算，下面将介绍螺栓预紧伸长法的计算公式及其应用。

螺栓预紧伸长法是一种基于螺栓材料的弹性变形特性来计算预紧力的方法。

在螺栓紧固过程中，当施加预紧力时，螺栓会产生弹性变形，导致螺栓的长度发生变化。

根据胡克定律，螺栓的预紧力与其伸长量成正比，可以通过以下公式来计算：F = k ΔL。

其中，F表示螺栓的预紧力，k表示螺栓的弹性系数，ΔL表示螺栓的伸长量。

螺栓的弹性系数k是一个重要的参数，它与螺栓的材料、截面积和螺纹尺寸等因素有关。

一般情况下，螺栓的弹性系数可以通过实验测定或参考相关的标准数值来确定。

对于常见的螺栓材料和规格，可以在相关的手册或标准中找到相应的弹性系数数值。

螺栓的伸长量ΔL可以通过测量螺栓在施加预紧力前后的长度差来确定。

通常情况下，可以使用螺纹测微计或其他测量工具来进行测量。

在测量时，需要注意螺栓的伸长量可能会受到外部因素的影响，如摩擦力、表面状态等，因此需要进行修正计算，确保测量结果的准确性。

螺栓预紧伸长法的计算公式可以应用于各种类型的螺栓连接，包括螺栓与螺母的连接、螺栓与螺栓孔的连接等。

在实际工程中，可以根据螺栓的具体情况和要求来确定预紧力的大小，以确保螺栓连接的安全可靠。

除了计算预紧力外，螺栓预紧伸长法还可以用于螺栓的紧固力监测和螺栓连接的失效分析。

通过监测螺栓的伸长量，可以及时发现螺栓连接的松动或失效情况，从而采取相应的措施进行维护和修复。

同时，通过分析螺栓的伸长量和预紧力的关系，可以评估螺栓连接的可靠性和安全性，为工程设计和使用提供参考依据。

总之，螺栓预紧伸长法是一种简单有效的计算方法，可以帮助工程师和技术人员确定螺栓连接的预紧力，保证螺栓连接的安全可靠。

通过合理应用螺栓预紧伸长法，可以提高螺栓连接的使用性能，延长螺栓的使用寿命，为工程建设和设备维护提供技术支持。

螺栓扭矩和预紧力计算公式vdi2230螺栓扭矩和预紧力是机械装配中非常重要的参数，对于确保装配的可靠性和安全性至关重要。

在VDI2230标准中，给出了一种计算螺栓扭矩和预紧力的公式，旨在帮助工程师们准确地进行装配设计和计算。

螺栓扭矩和预紧力的计算公式是基于螺栓的弹性变形原理。

当螺栓受到外力时，会发生弹性变形，从而产生预紧力。

预紧力的大小取决于螺栓的拉伸变形程度，而拉伸变形程度又与扭矩大小有关。

在计算螺栓扭矩和预紧力时，首先需要确定装配中的摩擦系数。

摩擦系数反映了螺栓和连接件之间的摩擦情况，不同的材料和表面处理方式会影响摩擦系数的大小。

接下来，需要确定装配的工作参数，包括螺栓直径、螺纹间距和螺纹长度等。

这些参数会影响螺栓的刚度和受力情况。

根据VDI2230标准，螺栓的扭矩和预紧力之间的关系可以用下面的公式来表示：F = (2 * T * K) / (d * p)其中，F表示预紧力，T表示螺栓扭矩，K表示螺栓刚度，d表示螺栓直径，p表示螺纹间距。

这个公式是根据螺栓的弹性变形原理和力的平衡原理推导出来的。

通过这个公式，我们可以根据给定的螺栓扭矩来计算出对应的预紧力。

反之，如果我们已知预紧力，也可以通过这个公式来计算出所需的螺栓扭矩。

需要注意的是，这个公式只适用于理想情况下的计算，即假设螺栓和连接件之间没有松动和失效等情况。

在实际应用中，还需要考虑其他因素，如材料的强度和刚度、连接件的松动等。

在实际的工程应用中，为了确保装配的可靠性和安全性，通常会根据实际情况对计算结果进行修正和调整。

这包括考虑螺栓和连接件的松动、温度变化等因素。

螺栓扭矩和预紧力的计算是机械装配设计中的关键步骤之一。

通过合理地计算和调整，可以确保装配的可靠性和安全性，提高机械设备的工作效率和寿命。

在实际应用中，需要根据具体情况进行综合考虑和分析，以得到最合理的装配设计方案。

螺栓预紧力的计算方法Mt＝K×P0×d×10－3 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×ds2/4 ds:螺纹部分危险剖面的计算直径ds＝（d2＋d3）/2 d3= d1－H/6 H：螺纹牙的公称工作高度σ0 ＝（0.5～0.7）σs σs――――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)摩擦表面状况 K值有润滑无润滑精加工表面 0.10 0.12一般加工表面 0.13~0.15 0.18~0.21表面氧化 0.20 0.24镀锌 0.18 0.22干燥的粗加工表面 0.26~0.3σs查表：螺纹性能等级 3.6 4.6 4.8 5.6 5.8 6.8 8.8 9.8 10.9 12.9σs 或σ0.2N/mm2 180 240 320 300 400 480 640 720 900 1080As查表：螺纹公称直径d/mm 3 3.5 4 5 6 7 8 10 12 14 16 18 20 22 24 27 30 33 36 公称应力截面积As/mm2 5.03 6.78 8.78 14.2 20.1 28.9 36.6 58 84.3 115 157 192 245 303 353 459 561 694 817螺栓预紧力与紧固力矩的关系式：M=0.2FD式中 F----预紧力 D----螺栓直径F=0.2D/M2.1.4.4.3 输煤皮带硫化粘接工艺2.1.4.4.3.1 所用工具，皮带刀、板尺、划规、粉笔、粉线、胡桃钳子、铁柄螺丝刀、手锤、活扳手等工具。

将硫化机部件备齐。

2.1.4.4.3.1 根据现场条件，选择合适的胶合位置，吊起配重块。

2.1.4.4.3.2 使用夹具固定皮带一端，另一端使用手拉葫芦拉紧，留出拉紧装置行程余量。

2.1.4.4.3.3 接头台阶，层数，长度由胶带的层数及皮带宽度而定。

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。

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。