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标题: 关于仅受预紧力的螺栓强度校核 [打印本页]
作者: xxjjqq414    时间: 2017-3-27 11:33
标题: 关于仅受预紧力的螺栓强度校核
本帖最后由 xxjjqq414 于 2017-3-27 12:25 编辑 ! Q, S  I8 P% [

% P  S: r; C% f- ]2 I' k  X首先给出成大先版机械设计手册，具体如下：  节选P 5-66    表5-1-63   表5-1-64 （前三个图片）& F9 f9 k+ T) ]1 M: D

& w) c% l$ T( q4 E 然后再看一下秦大同版 现在机械设计手册（后两个图片）
# u* k# I$ [9 _* v" X  上面就是现在两种机械手册的计算简单分析一下两者6 A8 \" L; j) t4 i' v
1. 相同点：两个版本的计算方法或原理本质是一样，从公式可以看出。
# k1 v  l& q* K" b' ?5 ]2.不同点：2 s6 v& u# p$ p% ]! }8 ^
    2.1连个表格中许用拉应力的安全系数的表格是不一样的，真想弄明白这些数值是怎么出来的？希望各位讨论一下！
, ?5 z1 q( r! G0 G3 W. t    2.2在成版中只讲了安全系数按图2表中（姑且不论数值是否准确），如果设计者只按表格选取估计也没问题，关键问题是在接下来的表2中却又给出了预紧力的公式，只要对比一下，会发现两个表格存在矛盾，进一步说就是如果螺栓预紧力按表3公式预紧，安全系数是？
* L6 |- ?2 ~# Z: v8 s' q    2.3在秦版中，增加了是否控制预紧力的说明，个人觉的比较合理，当然表5的安全系数来源问题？) c+ _# f* Q9 j; |/ j0 D
3.因为手头纸质只有成版机械设计手册，查询的也比较多，但发现的问题也多，举几个例子（不是在这里挑刺，实话实说！如果冒犯哪路大神，请原谅）
% e* z3 V7 C$ g$ e% I% D$ ]    3.1就在上面表1中引用表2时，写错了“表5-1-64”，写成表“6-1-64”，有人可能说是笔误，各位说说!
# L& y. P9 [4 ]7 n0 l    3.2记得在第二版还是第三版的时候，书中居然把“齿厚公差”和“公法线公差”写成一样，“弦齿厚”和“弧齿厚”写成一样，现在的第五版已经更正了，这是一个很大的进步, F, j3 a$ S9 u' O) i; `
    3.3本人踩的一个坑，本来设计选取一款深沟球轴承（带密封的，具体型号忘记了），当时也是自己偷懒没有直接查询GB标准，就直接拿起手边手册翻了一下，最后确定了一个型号，装配图中也是表明了，结果所有没几天采购找我，说我写的轴承型号没有，最后找到了原因：手册摘录时出现错误，而国家GB标准中的确没有，难怪人家采购买不到，最后没办法只能换了某款进口轴承，价格却翻了10倍。
& V) K! J; U. m/ S- J) j( ?1 ?( o& \: _; o( G8 z
  Z: _: c. X7 e* j( J& o( D% q3 k
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/ u7 N8 f* c5 i4 L* _: j. O% N
+ H& W0 P9 Q3 t: G& U) d
作者: pengjc2001    时间: 2017-3-27 14:30
本帖最后由 pengjc2001 于 2017-3-27 14:45 编辑
  }0 o1 f) Z  _% U( u: R8 m& ~5 G1 a4 f, y$ j
图一到 图二  讲述的是  设计思路是：   你要有足够的预紧力，然后选择螺丝d过程。你的设计是从满足要求出发。 你选了某款螺丝，但是它的一个利用率（姑且这么叫吧）不一定经济。  M8  可以  M10 也可以。
- M& A! N0 Q/ T) ?2 n& n# B
& _( Y* w  A5 t; _
' f, K7 Q. Y" l1 B% \" X$ J图三 讲述的是，  你用哪种等级的螺丝， 然后保证不超过 螺丝许用条件下（经济条件下，如你用到材料的0.7X屈服强度了）。你的设计从材料经济性角度出发。  它能保证的预紧力多大      设计时首先要保证预紧力，又不应该使连接结构过大4 g) F: @/ x  f/ g

0 Q) w0 I' X- ]$ m) z% a( u
2 T( C( n. t6 `9 ~$ B; U
作者: xxjjqq414    时间: 2017-3-27 14:45
本帖最后由 xxjjqq414 于 2017-3-27 14:51 编辑 + ?0 s6 x9 v" }  Y2 e
pengjc2001 发表于 2017-3-27 14:308 F/ ?  Q& A# P6 N
图一到 图二  讲述的是  设计思路是：   你要有足够的预紧力，然后选择螺丝d过程。你的设计是从满足要求出 ...
. F9 A, M5 M5 X. e
你讲的是设计思路或校核原理，我没有否认！但问题是按图1设计公式计算时，许用拉应力怎么选择？按表2安全系数计算？还是我们常规取0.7，0.8……倍的屈服强度？至少在“成版”中没有提到，难道这不会引起误解？
  s  ~0 j, ?% e8 g1 D! {      还有一个问题是“你提到足够预紧力”怎么才能保证？是以刚刚能满足一定横向载荷即可还是按照常规螺栓选择预紧力？如果按照常规不就是可以按照表3吗？这样还能满足表2的安全系数吗？反过来以刚刚满足一定的横向载荷作为预紧力，螺栓能拧紧吗？
, K+ I: l% f6 r+ r
作者: pengjc2001    时间: 2017-3-27 14:48
xxjjqq414 发表于 2017-3-27 14:45) [8 y  x- l' X: H. Q
你讲的是设计思路或校核原理，我没有否认！但问题是按图1设计公式计算时，许用拉应力怎么选择？按表2安全 ...

, w. L" }( c/ a0 a/ t看你的设备设计是经济性优先，还是安全性优先了吧。2 P* q% P7 h2 X
作者: xxjjqq414    时间: 2017-3-27 14:53
pengjc2001 发表于 2017-3-27 14:48  A7 I& f7 L8 d9 S. p
看你的设备设计是经济性优先，还是安全性优先了吧。

' b% V4 ]/ D( @这两者相差大了
* {+ a3 Y6 d6 ~' O' v6 @
作者: pengjc2001    时间: 2017-3-27 14:54
不知你们用不用这种数据
# z( o! h- j+ X/ _. Z这个表的来源就是 图3方式9 U) s6 ]4 @  e$ }; [
作者: xxjjqq414    时间: 2017-3-27 14:57
本帖最后由 xxjjqq414 于 2017-3-27 14:58 编辑
  Z. U* `1 f/ ]) u
pengjc2001 发表于 2017-3-27 14:54
, m' i( N$ |0 L3 ]" {不知你们用不用这种数据
" L/ j4 G; P$ m这个表的来源就是 图3方式

  K" X9 q. ^5 r* @: x$ `; _这个估计全世界都差不多！尤其在8.8以下，几乎一样，再高等级稍微有点区别
9 {& ~$ |  D# M" k9 M
作者: pengjc2001    时间: 2017-3-27 14:59
xxjjqq414 发表于 2017-3-27 14:57" k. U+ c% [1 U5 g( f1 K( Q
这个估计全世界都差不多！

4 m& V" g3 o2 p5 Q! v' }既然都用这个表了， 那你肯定在用 第二种方法了。
1 Q- n1 X0 p9 b' B& ], M$ }; V+ b7 x8 G
你算出了合适的螺栓大小，   然后载荷通过这种标准扭矩加上后，  螺栓内部应力就自然上到这个水平了。# z% ^+ ~! a5 v
作者: xxjjqq414    时间: 2017-3-27 15:03
pengjc2001 发表于 2017-3-27 14:59
& `2 Q$ O3 n: a3 |8 L既然都用这个表了， 那你肯定在用 第二种方法了。
9 j+ A! Y9 @3 u6 w
) N6 f' s: w; P你算出了合适的螺栓大小，   然后载荷通过这种 ...
* e2 h* H- t5 s9 ^
最近有点时间，也吐吐槽，只是这么通用的手册会有这样的问题，很值得去思考思考！0 o) F  k9 O) q0 u
作者: xiaobing86203    时间: 2017-3-27 15:22
之前我们计算螺栓预紧力都是按如下公式来的：
0 x" _$ W" v, \预紧力矩Mt=K×P0×d×0.001 N.m
( h  h; p- u+ j9 u9 s  O. C　　K:拧紧力系数 d：螺纹公称直径
3 F, d/ ?& r: ~/ B: S4 g5 O' W1 a　　P0：预紧力3 d9 Y' N, I# I4 q/ u
　　P0=σ0×As As也可由下面表查出" H7 {( u0 `5 I3 v4 q" O
　　As=π×ds×ds/4 ds:螺纹部分危险剖面的计算直径
1 ^, P' @6 k5 s9 m; g* B　　ds=（d2+d3）/2
2 T" f8 ^% o) g6 v+ E$ [. ?" ^" H" G　　d3= d1-H/6 H：螺纹牙的公称工作高度  T3 Z( g1 s( Y6 X3 `9 g
　　σ0 =（0.5～0.7）σs
" O$ ~8 e; o( U1 o/ _　　σs――――螺栓材料的屈服极限N/mm2 （与强度等级相关，材质决定）
9 h3 d: T( G  }/ u& d9 |　　K值查表：(K值计算公式略)
作者: pengjc2001    时间: 2017-3-27 16:00
xiaobing86203 发表于 2017-3-27 15:22" V6 I2 {+ F8 s' N8 [1 E
之前我们计算螺栓预紧力都是按如下公式来的：% p2 O5 G5 [' K. z- o
预紧力矩Mt=K×P0×d×0.001 N.m
  l+ ?9 f- K. S  |1 N, [　　K:拧紧力系数 d：螺纹 ...
) p4 s, N5 }, ^1 z- i$ X' k: e
K值来源与 摩擦 和 牙形7 A& E0 z0 E# Q. _6 j& o
作者: pengjc2001    时间: 2017-3-27 20:50
目前我们螺栓的强度计算公式是没有考虑应力集中系数的。5 N+ r4 T$ q) j# ]
下图是实验手段得到的应力集中系数图， 及 根据GB/T5782 B级精度的数据表    可以看出 这种形状的 应力集中系数在
4 W1 \- j- P+ A5 s2.3~2.8
作者: xxjjqq414    时间: 2017-3-28 08:40
pengjc2001 发表于 2017-3-27 20:50
% a3 t# T1 y: S1 R0 V目前我们螺栓的强度计算公式是没有考虑应力集中系数的。
3 ~) j2 d) T8 u下图是实验手段得到的应力集中系数图， 及 根据GB ...

# F9 A6 A( u: `& O" J+ ]这个表格我没见过，应力集中现象肯定是有的，圣文南原理也是关于这个的。感觉一些基础性的试验数据很难找，很多书籍的数据还不知道是什么时候的？
1 W# n4 @' t9 v- k
作者: hahacaijixiong    时间: 2017-3-28 09:15
预紧力由预紧力的最大值和预紧力的最小值所确定；8 w) ?1 U* w  G, }4 l/ k
预紧力的最大值：在拧紧过程中，螺纹产生拉应力和剪应力，破坏时轴向拉应力为0.7σs；
" `2 Q: N  @) ^0 `0 w* E, Z预紧力的最小值：由摩察系数和拧紧方式决定，设为Q（可取值:扭矩扳手+油为1.25；扭矩扳手+无润滑为1.8；螺母转角发+无润滑为2；长柄扳手+无润滑为3；老外实验值）。预紧力的最小值=预紧力的最大值/Q7 q% Y( l9 q' K/ h, v1 y
预紧力=（预紧力的最大值+预紧力的最小值）/2=0.35（1+1/Q）σs*A（最好状态为0.63σs*A）
作者: hahacaijixiong    时间: 2017-3-28 09:37
pengjc2001 发表于 2017-3-27 20:50
& o' L% L4 m* Z* g目前我们螺栓的强度计算公式是没有考虑应力集中系数的。
7 @# y7 g2 c5 A, @) @: I+ F  ]下图是实验手段得到的应力集中系数图， 及 根据GB ...
' f) N' d, v& l! _
应力集中系数只是一方面，全面考虑的话，要考虑材料、加工、缺口系数等。
7 Q- C7 o' R* J, h- L  @疲劳极限好执行的话，粗牙M4-M6取90MPa，M7-M10取70MPa，M12-M16取50MPa，M18-M22取45MPa，M24-M39取40MPa；0 r' z6 z1 R: |2 A  n4 g
8.8以上可上浮一点，细牙也可以上浮一点。
; r( `6 y( O; Q* [$ |
$ k( \2 A# I9 m! K
# v8 a. j1 N: p补充内容 (2017-3-28 11:11):
; a; h7 f9 l5 S/ h, a以上的值是指在该数值的应力幅下，循环1X10^7后，不发生破坏的疲劳极限值。
作者: pengjc2001    时间: 2017-3-28 10:04
hahacaijixiong 发表于 2017-3-28 09:37
! {/ ~# j5 h) P1 U* f$ {4 t应力集中系数只是一方面，全面考虑的话，要考虑材料、加工、缺口系数等。, ~; B9 t# P% z0 Q! p! k3 D/ H9 J9 K3 ~5 |
疲劳极限好执行的话，粗牙M4-M ...

. h; F' C) H" l7 }6 A5 B. C% ^9 B+ J交变应力模式在这谈不合适，另开题吧， 你还漏掉了 应力变化幅度。2 I8 u; M. {( j9 f, J4 X# x, O
没注意的话，又会搞晕的。, q5 f% z/ `! Q& v7 }% e3 Y; G
作者: hahacaijixiong    时间: 2017-3-28 10:37
晕，对，忘了写最重要的应力幅
作者: qingquan202    时间: 2017-8-22 17:59
hahacaijixiong 发表于 2017-3-28 09:15
/ a, M/ l, O! c9 H6 W- j预紧力由预紧力的最大值和预紧力的最小值所确定；
0 \- x( e8 P6 f" i6 [预紧力的最大值：在拧紧过程中，螺纹产生拉应力和剪应力 ...

. Y! n: u8 H( _4 j9 G" d9 X不太懂诶，比如用扭矩扳手，预紧力不是和施加的拧紧力矩对应的吗？怎么还会和最大预紧力有关系？) A' G. `0 x+ Z9 d
作者: qingquan202    时间: 2017-8-22 18:03
xxjjqq414 发表于 2017-3-27 14:53: M4 M2 M) t; V! L' o  F
这两者相差大了

' C2 l+ F: I  }图3的方式是属于经济性的吗？图3对应的是控制预紧力的方式，那就是说控制预紧力属于比较经济的方式？
& e# L  ^* ?2 N; R4 a* B5 G  d# q3 K# X
作者: hahacaijixiong    时间: 2017-8-23 08:31
qingquan202 发表于 2017-8-22 17:59
9 x0 j2 D* v! G! s$ K& M, l. a' B不太懂诶，比如用扭矩扳手，预紧力不是和施加的拧紧力矩对应的吗？怎么还会和最大预紧力有关系？
6 b. ~# N9 n6 n7 U& C
最大预紧力是指螺栓被拧破坏（屈服）时所产生的预紧力9 l% Q4 E# T4 R, F" |, I
作者: qingquan202    时间: 2017-8-23 09:11
hahacaijixiong 发表于 2017-8-23 08:31
+ G% V& F$ [6 u- c# Y  ^! u5 P最大预紧力是指螺栓被拧破坏（屈服）时所产生的预紧力
5 c6 h0 [5 S' {
那用扭矩扳手的时候肯定按一定扭矩施加，不会让他破坏嘛。
6 x# {, i! w0 a& w' M$ e( l
作者: hahacaijixiong    时间: 2017-8-23 16:11
qingquan202 发表于 2017-8-23 09:11
9 G% t5 ^2 u9 \4 v+ m- X+ N$ U那用扭矩扳手的时候肯定按一定扭矩施加，不会让他破坏嘛。

7 g' A& o9 b1 F1 d! Y我说的是如何确定一个螺栓的预计扭矩；你说的是具体使用，按照厂家给出的值就可以了。
& m# ?  d) r9 n0 e



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