螺栓组受力分析与计算

螺栓组受力分析与计算

螺栓组联接的设计

设计步骤：

1. 螺栓组结构设计

2. 螺栓受力分析

3. 确定螺栓直径

4. 校核螺栓组联接接合面的工作能力

5. 校核螺栓所需的预紧力是否合适

确定螺栓的公称直径后，螺栓的类型，长度，精度以及相应的螺母，垫圈等结构尺寸，可根据底板的厚度，螺栓在立柱上的固定方法及防松装置等全面考虑后定出。

"1.螺栓组联接的结构设计

螺栓组联接结构设计的主要目的，在于合理地确定联接接合面的几何形状和螺栓的布置形式，力求各螺栓和联接接合面间受力均匀，便于加工和装配。为此，设计时应综合考虑以下几方面的问题：

1）联接接合面的几何形状通常都设计成轴对称的简单几何形状，如圆形，环形，矩形，框形, 三角形等。这样不但便于加工制造，而且便于对称布置螺栓，使螺栓组的对称中心和联接接

合面的形心重合，从而保证接合面受力比较均匀。

2）螺栓的布置应使各螺栓的受力合理。对于铰制孔用螺栓联接，不要在平行于工作载荷的方向上成排地布置八个以上的螺栓，以免载荷分布过于不均。当螺栓联接承受弯矩或转矩时，应使螺栓的位置适当靠近联接接合面的边缘，以减小螺栓的受力（下图）。如果同时承受轴向载荷和较大的横向载荷时，应采用销，套筒，键等抗剪零件来承受横向载荷，以减小螺栓的预紧力及其结构尺寸。

塾〉不令

接合面受弯矩或转矩时螺栓的布置

3）螺栓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（下图）可查阅有关标 准。对于压力容器等紧密性要求较高的重要联接， 螺栓的间距to 不得大于下表所推荐的数值

扳手空间尺寸

螺栓间距t o

注：表中d 为螺纹公称直径。

4） 分布在同一圆周上的螺栓数目，应取成 4, 6, 8等偶数，以便在圆周上钻孔时的分度和画 线。同一螺栓

组中螺栓的材料，直径和长度均应相同。

5） 避免螺栓承受附加的弯曲载荷。除了要在结构上设法保证载荷不偏心外，还应在工艺上保 证被联接件，螺

母和螺栓头部的支承面平整，并与螺栓轴线相垂直。对于在铸，锻件等的粗 糙表面上应安装螺栓时，应制成凸台或沉头座（下图 1）。当支承面为倾斜表面时，应采用 斜面垫圈（下图2）等。

1 • 6*-4

4* 10 10* 1« 14-20

3W

卜卜2.螺栓组联接的受力分析

1) •受横向载荷的螺栓组联接

2) •受转矩的螺栓组联接 3) .受轴向载荷的螺栓组联接 4) •受倾覆力矩的螺栓组联接

进行螺栓组联接受力分析的目的是，

根据联接的结构和受载情况，求出受力最大的螺

栓及其所受的力，以便进行螺栓联接的强度计算。

为了简化计算，在分析螺栓组联接的受力时，假设所有螺栓的材料，直径，长度和预 紧力均相同；

螺栓组的对称中心与联接接合面的形心重合；受载后联接接合面仍保持为平面 下面针对几种典型的受载情况，分别加以讨论。

1) •受横向载荷的螺栓组联 接

图所示为一由四个螺栓组成的受横向载荷的螺栓组联接。横向载荷的作用线与螺栓轴线垂直， 并通过螺栓组的对称中心。当采用螺栓杆与孔壁间留有间隙的普通螺栓联接时(图 a )。靠 联接预紧后在接合面间产生的摩擦力来抵抗横向载荷；当采用铰制孔用螺栓联接时(图

b )，

靠螺栓杆受剪切和挤压来抵抗横向载荷。 虽然两者的传力方式不同，但计算时可近似地认为， 在横向总载荷巳的作用下，各螺栓所承担的工作载荷是均等的。 因此，对于铰制孔用螺栓联 接，每个螺栓所受的横向工作剪力为

z (5-23)

式中z 为螺栓联接数目

LT? 1 J O Y

H

:n

占崎：*

域

图i 凸台与沉头座的应用

的应用

图2斜面垫圈

对于普通螺栓联接，应保证联接预紧后，接合面间所产生的最大摩擦力必须大于或等于横向载荷。假设各螺栓所需要的预紧力均为Q,螺栓数目为z，则其平衡条件为

(5-24)

图：受横向载荷的螺栓组联接

式中:

f――接合面间的摩擦系数，见下表;

i ――接合面数（图中，i=2 ）;

K s――防滑系数，K s=1.1〜1.3

由式（5-24）求得预紧力Q,然后按式（5-14）校核螺栓的强度。

被联接件接合面的表面状态摩擦系数f

干燥的加工表面0. 10-0.16钢或铸铁零件

有油的加工表面0. 06-0. 10

轧制表面，钢丝刷清理浮锈0. 30-0 . 35钢结构

涂富锌漆0. 35-0 . 40

喷砂处理

.

45-0 . 55

钢铁对砖料，混凝土或木材一干燥表面0. 40-0 . 45

2) •受转矩的螺栓组联接

如下图所示，转矩T作用在联接接合面内，在转拒T的作用下，底板将绕通过螺栓组对称中心0并与接合面

相垂直的轴线转动。为了防止底板转动，可以采用普通螺栓联接，也可以采用铰制孔用螺栓联接。其传力方式

和受横向载荷的螺栓组联接相同。

图：受转矩的螺栓组联接

采用普通螺栓时，靠联接领紧后在接合面间产生的摩擦力矩来抵抗转矩T。假设各

螺栓的预紧程度相同，即各螺栓的预紧力均为Qp则各螺栓联接处产生的摩擦力均相等，并假设此摩擦力集

中作用在螺栓中心处。为阻止接合面发生相对转动，各摩擦力应与各该螺栓的轴线到

由上式可得各螺栓所需的预紧力为

K3 _ KT

+r2+-- + rj /寸右i=i

【5—25】