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=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*F* d拧紧扳手力矩T=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摩擦表面状态K值有润滑无润滑精加工表面一般工表面表面氧化镀锌粗加工表面-取K=,则预紧力F=T/*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:=1σ=151 MPa根据第四强度理论,螺栓在预紧状态下的计算应力: =*302=MPa强度条件:=≤*=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。
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,()2031tan 216v Td F T W dϕρτπ+== 1.31ca σσ≈[]0211.34F ca d σσπ=≤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+**(1+*=190****=0.258m0.238m 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 =+++ =式中:M ……螺栓组承受的总倾覆力矩() 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+*=17550N螺栓的最大拉伸应力σ2(MPa)。
2sFA σ==17550N/58*10-6m 2= 剪切应力:=2σ= MPa根据第四强度理论,螺栓在预紧状态下的计算应力: =*=()231tan 216v Td F T W dϕρτπ+== 1.32ca σσ≈强度条件:=≤*=584 MPa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%。
6.只考虑预紧力作用,螺纹牙根部的强度计算:1).螺纹牙根部的剪切强度计算:0F =17500Nσb —抗拉强度700 Mpa d3=8.16mm b=1.12mm=76 Mpa []730*0.6τ≤==438 Mpa2)螺纹牙根部的弯曲强度校核计算式为: σb =30F h/*d3*8*=3*17500/**8**=204 Mpa []σ≤b=700 Mpa7.考虑预紧力和工作载荷联合作用,螺纹牙根部的强度计算: 1).螺纹牙根部的剪切强度计算: 螺栓的最大拉力F=0F (1/12)c c c Fa ++=17500+*=17550Nd3=8.16mm[]211.34F ca d σσπ=≤0175003.14*3** 3.14*8.16*1.12*8F d b Z τ==b=1.12mm= Mpa []730*0.6τ≤= =438Mpa2)螺纹牙根部的弯曲强度校核计算式为: σb =3F h/*d3*8*=3*17550/**8**=204 .76Mpa []σ≤b=700 Mpa 结论:后盖板与机壳联接螺栓强度满足要求。
二、 进风箱柜与机壳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= 2、螺纹连接的拧紧力矩: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*0F * d 拧紧扳手力矩T=其中K 为拧紧力矩系数,0F 为预紧力N d 为螺纹公称直径mm 其中K 为拧紧力矩系数,0F 为预紧力N d 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 一般工表面 表面氧化175503.14*3** 3.14*8.16*1.12*8F d b Z τ==取K =,则预紧力0F =T/*10*10-3=17500N3.只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:=1σ=151 MPa根据第四强度理论,螺栓在预紧状态下的计算应力: =*302=MPa强度条件: ()2031tan 216v Td F T W dϕρτπ+== 1.31ca σσ≈[]0211.34F ca d σσπ=≤=≤*=584MPa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. 倾翻力矩已知条件:进风箱柜总重52Kg,重心距结合面120mm 则倾翻力矩M 为:M=(W*L =52*(1+)*=*7.7Kg.m= L1=0.258m L2=0.238m L3=L4=0.099m螺栓最大工作载荷:12222112233442222ML Fa i L i L i L i L =+++ 2222480x0.2582x1x0.2582x2x0.2382x2x0.1662x2x0.099Fa =+++=243N式中:M ……螺栓组承受的总倾覆力矩() 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+*243=螺栓的最大拉伸应力σ2(MPa)。
2sFA σ==58*10-6m 2=剪切应力:=2σ= MPa根据第四强度理论,螺栓在预紧状态下的计算应力: =*= 强度条件:=≤*=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%。
6.只考虑预紧力作用,螺纹牙根部的强度计算: 1).螺纹牙根部的剪切强度计算:0F =17500Nd3=8.16mm b=1.12mm=76 Mpa []730*0.6τ≤= =438Mpa2)螺纹牙根部的弯曲强度校核计算式为: σb =30F h/*d3*8*=3*17500/**8**=204 Mpa []σ≤b=700 Mpa7.考虑预紧力和工作载荷联合作用,螺纹牙根部的强度计算:()231tan 216v Td F T W d ϕρτπ+== 1.32ca σσ≈[]211.34F ca d σσπ=≤0175003.14*3** 3.14*8.16*1.12*8F d b Z τ==1).螺纹牙根部的剪切强度计算: 螺栓的最大拉力F=0F (1/12)c c c Fa ++=17500+*243=d3=8.16mm b=1.12mm= Mpa []730*0.6τ≤= =438Mpa2)螺纹牙根部的弯曲强度校核计算式为: σb =3F h/*d3*8*=3***8**=205Mpa []σ≤b=700 Mpa结论:进风箱柜与机壳连接螺栓强度满足要求。
三.叶轮轴盘与叶轮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= 2、螺纹连接的拧紧力矩: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*0F * d 拧紧扳手力矩T=其中K 为拧紧力矩系数,0F 为预紧力N d 为螺纹公称直径mm 其中K 为拧紧力矩系数,0F 为预紧力N d 为螺纹公称直径mm17572.93.14*3** 3.14*8.16*1.12*8F d b Z τ==取K =,则预紧力0F =T/*10*10-3=17500N3.只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:()2031tan 216v Td F T W d ϕρτπ+===1σ=151 MPa根据第四强度理论,螺栓在预紧状态下的计算应力: =*302=MPa强度条件:=≤*=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.承受预紧力和工作载荷联合作用螺栓的强度计算: 1)、叶轮转矩。
9550n pM n= 式中:P ……通风机功率(kw); n ……通风机转速(r/min)。
已知:P ……通风机功率11(kw); n ……通风机转速2930(r/min)。
叶轮转矩。
1195502930n M = 35.9(.)n M N m = 2)、叶轮轮盘与轴盘连接螺栓的选用:联接应预紧,受转矩后,被联接件不得有相对滑动。