单个螺栓的强度计算(精选)
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联接螺栓的强度计算方法连接螺栓的选用及预紧力: 已知条件:螺栓的s =730MPa 螺栓的拧紧力矩T=49N.m 2、拧紧力矩:为了增强螺纹连接的刚性、防松能力及防止受载螺栓的滑动,装配时需要预紧。
其拧紧扳手力矩T 用于克服螺纹副的阻力矩T1及螺母与被连接件支撑面间的摩擦力矩T2。
装配时可用力矩扳手法控制力矩。
公式:T=T1+T2=K**d 拧紧扳手力矩T=49N.m其中K 为拧紧力矩系数,为预紧力Nd 为螺纹公称直径mm 其中K 为拧紧力矩系数,为预紧力Nd 为螺纹公称直径mm 摩擦表面状态K 值 有润滑无润滑 精加工表面 0.1 0.12 一般工表面 0.13-0.15 0.18-0.21 表面氧化 0.2 0.24 镀锌 0.18 0.22 粗加工表面-0.26-0.3取K =0.28,则预紧力=T/0.28*10*10-3=17500N0F 0F 0F 0F承受预紧力螺栓的强度计算: 螺栓公称应力截面面积As (mm )=58mm 2外螺纹小径d1=8.38mm 外螺纹中径d2=9.03mm 计算直径d3=8.16mm螺纹原始三角形高度h=1.29mm 螺纹原始三角形根部厚度b=1.12mm紧螺栓连接装配时,螺母需要拧紧,在拧紧力矩的作用下,螺栓除受预紧力F0的拉伸而产生拉伸应力外,还受螺纹摩擦力矩T1的扭转而产生扭切应力,使螺栓处于拉伸和扭转的复合应力状态下。
螺栓的最大拉伸应力σ1(MPa)。
=17500N/58*10-6m 2=302MPa剪切应力:=0.5=151MPa根据第四强度理论,螺栓在预紧状态下的计算应力:=1.3*302=392.6MPa强度条件:=392.6730*0.8=58401sF A σ=1σ≤()2031tan 216v Td F T W dϕρτπ+== 1.31ca σσ≈[]211.34F ca dσσπ=≤预紧力的确定原则:拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限的80%。
建筑常识钢结构连接用螺栓性能等级分3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等10余个等级,其中8.8级及以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理(淬火、回火),通称为高强度螺栓,其余通称为普通螺栓。
螺栓性能等级标号有两部分数字组成,分别表示螺栓材料的公称抗拉强度值和屈强比值。
例如,性能等级4.6级的螺栓,其含义是:1、螺栓材质公称抗拉强度达400MPa级;2、螺栓材质的屈强比值为0.6;3、螺栓材质的公称屈服强度达400×0.6=240MPa级性能等级10.9级高强度螺栓,其材料经过热处理后,能达到:1、螺栓材质公称抗拉强度达1000MPa级;2、螺栓材质的屈强比值为0.9;3、螺栓材质的公称屈服强度达1000×0.9=900MPa级螺栓性能等级的含义是国际通用的标准,相同性能等级的螺栓,不管其材料和产地的区别,其性能是相同的,设计上只选用性能等级即可。
强度等级所谓8.8级和10.9级是指螺栓的抗剪切应力等级为8.8GPa和10.9Gpa8.8 公称抗拉强度800N/MM2 公称屈服强度640N/MM2一般的螺栓是用"X.Y"表示强度的,X*100=此螺栓的抗拉强度,X*100*(Y/10)=此螺栓的屈服强度(因为按标识规定:屈服强度/抗拉强度=Y/10)===============如4.8级则此螺栓的抗拉强度为:400MPa屈服强度为:400*8/10=320MPa=================另:不锈钢螺栓通常标为A4-70,A2-70的样子,意义另有解释度量当今世界上长度计量单位主要有两种,一种为公制,计量单位为米(m)、厘米(cm)、毫米(mm)等,在欧州、我国及日本等东南亚地区使用较多,另一种为英制,计量单位主要为英寸(inch),相当于我国旧制的市寸,在美国、英国等欧美国家使用较多。
1、公制计量:(10进制)1m =100 cm=1000 mm2、英制计量:(8进制)1英寸=8英分1英寸=25.4 mm 3/8¢¢×25.4 =9.523、1/4¢¢以下的产品用番号来表示其称呼径,如:4#,5#,6#,7#,8#,10#,12#螺纹一、螺纹是一种在固体外表面或内表面的截面上,有均匀螺旋线凸起的形状。
螺栓强度计算方法详解螺栓强度计算方法详解((附公式附公式))
螺栓强度计算是利用公式对螺栓连接强度进行有效计算,确定螺栓的受力状况。
不同的螺栓强度计算的方法和公式也不相同。
下面,世界泵阀网为大家汇总螺栓强度计算方法公式。
以供学习参考。
螺栓强度计算,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。
螺栓强度计算:
承载力=强度 x 面积;
螺栓有螺纹,以M24螺栓为例,其横截面面积不是24直径的圆面积,而是353平方毫米,称之为有效面积。
普通螺栓C 级(4.6和4.8级)抗拉强度是170N/平方毫米。
那么承载力就是:170x353=60010N 。
换算一下,1吨相当于1000KG ,相当于10000N ,那么M24螺栓也就是可以承受约6吨的拉力。
紧螺栓强度校核与设计计算式:
松螺栓强度计算:
危险截面拉伸强度条件为:
d1——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/m㎡。
一、螺栓的分类普通螺栓一般为4.4级、4.8级、5.6级和8.8级。
高强螺栓一般为8.8级和10.9级,其中10.9级居多。
二、高强度螺栓的概念根据高强度螺栓的性能等级分为:8.8级和10.9级。
其中8.8级仅有大六角型高强度螺栓,在标示方法上,性能等级小数点前的数字代表材料公称抗拉强度σb的1%,小数点后的数字代表材料的屈服强度σs与公称抗拉强度之比的10倍。
M20螺栓8.8性能等级公称抗拉强度σb=800MPa,最小抗拉强度σb=830MPa。
公称屈服强度σs=640 ,最小屈服强度σs=660。
(另外一种解释:小数点前数字表示热处理后的抗拉强度;小数点后的数字表示屈强比即屈服强度实测值与极限抗拉强度实测值之比。
8.8级的意思就是螺栓杆的抗拉强度不小于800MPa,屈强比为0.8;10.9级的意思就是螺栓杆的抗拉强度不小于1000MPa,屈强比为0.9。
)抗拉强度也叫强度极限指材料在拉断前承受最大应力值,当钢材屈服到一定程度后,由于内部晶粒重新排列,其抵抗变形能力又重新提高,此时变形虽然发展很快,但却只能随着应力的提高而提高,直至应力达最大值。
此后,钢材抵抗变形的能力明显降低,并在最薄弱处发生较大的塑性变形,此处试件截面迅速缩小,出现颈缩现象,直至断裂破坏。
三、计算方法钢材受拉断裂前的最大应力值称为强度极限或抗拉强度。
F=σs*A,其中F为拉力(许用载荷),σs为材料抗拉强度,A为有效面积,有效面积为螺栓有效长度上直径最小处的横截面积。
M20的有效直径为Φ17,M20的有效横截面积为227mm^2 。
8.8级M20最小抗拉强度σb=830MPaF=830*227=188410N=188.41KN所以M20螺栓8.8性能等级最小抗拉力为188.41KN。
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15.2.1 单个螺栓连接的强度计算螺纹连接根据载荷性质不同,其失效形式也不同:受静载荷螺栓的失效多为螺纹部分的塑性变形或螺栓被拉断;受变载荷螺栓的失效多为螺栓的疲劳断裂;对于受横向载荷的铰制孔用螺栓连接,其失效形式主要为螺栓杆剪断,栓杆或被连接件孔接触表面挤压破坏;如果螺纹精度低或连接时常装拆,很可能发生滑扣现象。
螺栓与螺母的螺纹牙及其他各部分尺寸是根据等强度原则及使用经验规定的。
采用标准件时,这些部,然后按照标准选定螺纹公称直分都不需要进行强度计算。
所以,螺栓连接的计算主要是确定螺纹小径d1径(大径)d,以及螺母和垫圈等连接零件的尺寸。
1. 受拉松螺栓连接强度计算松螺栓连接装配时不需要把螺母拧紧,在承受工作载荷前,除有关零件的自重(自重一般很小,强度计算时可略去。
)外,连接并不受力。
图15.3所示吊钩尾部的连接是其应用实例。
当螺栓承受轴向工作载荷 F (N)时,其强度条件为(15-6)(15-7)或——螺纹小径,mm;式中: d1[σ]——松连接螺栓的许用拉应力,Mpa。
见表15.6。
图15.32.受拉紧螺栓连接的强度计算根所受拉力不同,紧螺栓连接可分为只受预紧力、受预紧力和静工作拉力及受预紧力和变工作拉力三。
①只受预紧力的紧螺栓连接右图为靠摩擦传递横向力F 的受拉螺栓连接,拧紧螺母后,这时栓杆除受预紧力F`引起的拉应力σ=4 F` /π2 d1外,还受到螺纹力矩T1引起的扭转切应力:对于螺栓故螺栓或式②受预紧力和工作载荷的紧螺栓连接。
图15.5所示压力容器螺栓连接是受预紧力和轴向工作载荷的典型实例。
这种连接拧紧后螺栓受预紧力F`,工作时还受到。
联接螺栓的强度计算方法一.连接螺栓的选用及预紧力:1、已知条件:螺栓的 s=730MPa 螺栓的拧紧力矩T=49N.m2、拧紧力矩:为了增强螺纹连接的刚性、防松能力及防止受载螺栓的滑动,装配时需要预紧。
其拧紧扳手力矩T用于克服螺纹副的阻力矩T1及螺母与被连接件支撑面间的摩擦力矩T2。
装配时可用力矩扳手法控制力矩。
公式:T=T1+T2=K*F* d拧紧扳手力矩T=49N.m其中K为拧紧力矩系数,F为预紧力N d为螺纹公称直径mm其中K为拧紧力矩系数,F为预紧力N d为螺纹公称直径mm取K=0.28,则预紧力F=T/0.28*10*10-3=17500N3、承受预紧力螺栓的强度计算:螺栓公称应力截面面积As(mm)=58mm2外螺纹小径d1=8.38mm外螺纹中径d2=9.03mm计算直径d3=8.16mm螺纹原始三角形高度h=1.29mm 螺纹原始三角形根部厚度b=1.12mm紧螺栓连接装配时,螺母需要拧紧,在拧紧力矩的作用下,螺栓除受预紧力F0的拉伸而产生拉伸应力外,还受螺纹摩擦力矩T1的扭转而产生扭切应力,使螺栓处于拉伸和扭转的复合应力状态下。
螺栓的最大拉伸应力σ1(MPa)。
1sF A σ==17500N/58*10-6m 2=302MPa 剪切应力:=0.51σ=151 MPa根据第四强度理论,螺栓在预紧状态下的计算应力: =1.3*302=392.6 MPa强度条件:=392.6≤730*0.8=584预紧力的确定原则:拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限s σ的80%。
4、 倾覆力矩倾覆力矩 M 作用在连接接合面的一个对称面内,底板在承受倾覆力矩之前,螺栓已拧紧并承受预紧力F 0。
作用在底板两侧的合力矩与倾覆力矩M 平衡。
()2031tan 216v Td F T W dϕρτπ+== 1.31ca σσ≈[]0211.34F ca d σσπ=≤已知条件:电机及支架总重W1=190Kg ,叶轮组总重W2=36Kg ,假定机壳固定,电机及支架、叶轮组重心到机壳左侧结合面L=194mm. 考虑冲击载荷,倾翻力矩M 为:M=W1*(1+6.7)*0.22-W2*(1+6.7)*0.118=190*7.7*0.22-36*7.7*0.118=319.64N.m L1=0.258m L2=0.238m L3=0.166 L4=0.099m螺栓最大工作载荷:12222112233442222ML Fa i L i L i L i L =+++ 2222319.64x0.2582x1x0.2582x2x0.2382x2x0.1662x2x0.099Fa =+++ =167.26N式中:M ……螺栓组承受的总倾覆力矩(N.m ) i ……每行螺栓数量L ……螺栓到接合面对称轴到距离(m); z ……螺栓数量;5、 承受预紧力和工作载荷联合作用螺栓的强度计算: 螺栓的最大拉力F=0F (1/12)c c c Fa ++=17500+0.3*167.26=17550N螺栓的最大拉伸应力σ2(MPa)。
螺栓连接的强度计算【一】能力目标1.掌握单个螺栓连接的强度计算2.螺栓组连接的设计【二】知识目标2.掌握单个螺栓连接的受力分析3.螺栓组连接的受力分析和结构设计【三】教学的重点与难点重点:掌握单个螺栓连接的强度计算。
难点:螺栓组连接的受力分析和结构设计。
【四】教学方法与手段多媒体教学,联系工程实例。
【五】教学任务及内容一、单个螺栓连接的强度计算(一)受拉螺栓连接1、松螺栓连接特点:只能用普通螺栓,有间隙,外载沿螺栓轴线,螺栓杆受P拉伸作用。
螺栓工作载荷为:F=PP——轴向外载σ= F/A=4F/Πd14≤〔σ〕2、紧螺栓连接(1)只受预紧力的紧螺栓连接螺栓螺纹部分处于拉伸与扭转复合应力状态危险截面上的拉伸应力σ=F0/A危险截面上的扭转剪应力τ=16T1/Πd13根据第四强度理论,当量应力σ=1.3σ≤〔σ〕(2)受横向载荷的紧螺栓联接(3)承受轴向静载荷的紧螺栓连接(二)受剪螺栓连接σp ≤〔σp 〕 τ≤〔τ〕二、螺栓组联接的设计与受力分析总设计思路:螺栓组结构设计(布局、数目)→螺栓组受力分析(载荷类型、状态、形式)→求单个螺栓的最大工作载荷(判断那个最大)→按最大载荷的单个螺栓设计(求d 1—标准)→全组采用同样尺寸螺栓(互换目的)(一)螺栓组的结构设计1.从加工看,联接接合面的几何形状尽量简单,从而保证联接接合面受力比较均匀。
2.受力矩作用的螺栓组,布置螺栓应尽量远离对称轴,同一圆周上螺栓的数目,应采用4、6、8等偶数,以便于在圆周上钻孔时的分度和画线。
3.应使螺栓受力合理,对于普通螺栓在同时承受轴向载荷和较大横向载荷时,应采用销、套筒、键等抗剪零件来承受横向载荷,以减小螺栓预紧力及其结构尺寸。
4.螺栓的排列应有合理的间距、边距。
布置螺栓时,各螺栓轴线间以及螺栓轴线和机体壁间的最小距离,应根据扳手所需活动空间的大小来决定。
扳手空间的尺寸可查阅有关标准。
(二)螺栓组联接的受力分析前提(假设):①被联接件不变形、为刚性,只有地基变形。