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法兰螺栓预紧力的计算
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
已知条件----计算参数
三、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/[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。
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。
法兰螺栓预紧力的计算
法兰螺栓预紧力的计算 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
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。
法兰连接中的螺栓预紧力
图 2 法兰连接点从预紧状态到操作状态的变化
设螺栓在受力时 ,其力与伸长关系如斜线 DB 。 B 点是由操作状态下的螺栓载荷 Wp 决定的 ,此时 螺栓伸长值为 D G。设垫片在受力时 ,其力与压缩 关系如斜线 FC , C 点是由操作状态下的垫片载荷 Fp 决定的 ,此时垫片的压缩值为 F G。
操作时法兰接头的连接螺栓受力如下 :
A 容器或管道中流体压力 P ;B 径向外力 Pr ; C
弯矩 Mo 为简化起见 ,可将 B 、C 两项折算为压力与 P 相
加 ,称为相当压力 Pe (以下简称内压)
Pe
=
16M πD3
+π4DP2r
+
P
(1)
假如 B 、C 两项不易确定 ,为考虑其影响 ,实际
上采用将 P 适当增大的方法求得 , 一般 Pe ÷ 1 . 5P 。 由文献[1 ]可知 :
图 1 螺栓连接的法兰接头 1 ———法兰 —被联接件 ;2 ———垫圈 —密封元件 ;3 ———螺栓 —联接件
这种连接方式结构简单 ,上紧螺母后 ,螺栓力通 过法兰压紧面作用到垫圈上 ,当垫圈单位面积上所 受的压紧力达到某一值时 ,垫圈本身被压实 ,压紧面 上由机械加工形成的微隙被填满 ,为阻止介质泄露 形成了初始密封条件 。那么 ,螺母需上多紧 ,它施加 给螺栓的力才能压紧垫片 ,保证在操作中接头不泄 露呢 ? 这个力称为预紧力 ,它是影响密封的一个重 要因素 ,预紧力必须使垫圈压紧并形成初始密封条 件 ,同时 ,预紧力也不能大到将垫圈压坏或挤出 。
法兰螺栓预紧力的计算
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。
螺栓预紧力计算
螺栓预紧力！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=K×P0×d×0.001 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×ds×ds/4 ds:螺纹部分危险剖面的计算直径ds=（d2+d3）/2d3= d1-H/6 H：螺纹牙的公称工作高度σ0 =（0.5～0.7）σsσs――――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)σs查表：As查表：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,包括基本密封特性、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。
尤其更适合大型压力容器气密试验前的螺栓的预紧力的检测。
螺栓预紧力和扭矩的换算公式
螺栓预紧力和扭矩的换算公式螺栓的预紧力和扭矩是机械连接中常用的参数，通过正确的计算和换算可以保证螺栓连接的安全和可靠性。
在机械设计和工程实践中，螺栓的预紧力和扭矩是非常重要的参数，对于螺栓的安装和使用起着至关重要的作用。
1. 螺栓预紧力的计算螺栓的预紧力是指在螺栓安装过程中，通过施加力使螺栓被挤压并产生预应力的力量。
预紧力的大小直接影响到螺栓连接的紧固质量和承载能力。
常见的计算螺栓预紧力的公式为：$F_p = k \\cdot F_t$其中，F p为螺栓的预紧力，单位为牛顿（N）；F t为螺栓的拉力，单位为牛顿（N）；k为螺栓的拉伸系数。
2. 螺栓扭矩与预紧力的关系在实际的螺栓安装过程中，通常会使用扭矩来拧紧螺栓。
螺栓的扭矩与预紧力之间存在着一定的关系。
一般来说，螺栓的扭矩与预紧力之间的换算关系可以通过以下公式表示：$T = \\frac{F_d \\cdot d_r}{2}$其中，T为扭矩，单位为牛顿·米（N·m）；F d为预紧力，单位为牛顿（N）；d r为螺栓的公称直径，单位为米（m）。
3. 举例说明假设一个直径为10毫米的螺栓的预紧力为1000牛顿，根据上述公式计算其所需的扭矩：$T = \\frac{1000 \\times 0.01}{2} = 5 N·m$因此，对于这个螺栓，需要施加5牛顿·米的扭矩来达到预定的预紧力。
结论螺栓的预紧力和扭矩是机械连接中重要的参数，合理的计算和换算可以确保螺栓连接的安全可靠。
通过适当的预紧力和扭矩的控制，可以有效地防止螺栓松动或过紧，保证机械设备的正常运行。
以上是关于螺栓预紧力和扭矩的换算公式的介绍，希望对您有所帮助。
螺栓预紧力距计算方法
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
摩擦表面状况 精加工表面 一般加工表面 表面氧化 镀锌 干燥的粗加工表面
K值
有润滑 无润滑
0.1
0.12
0.13-0.15 0.18-0.21
0.2
0.24
0.18
0.22
0.26-0.3 0.26-0.3
5.6 300
5 14.2
22 303
5.8 400
6 20.1
24 353
6.8 480
7 28.9
27 459
查表得 定量
(0.5-
σs
0.7)
8.8
9.8 10.9 12.9
640
720
900 1080
8 36.6
10
12
14
58 84.3
115
30
33
36
531
694
817
640
0.51
P0
＝
σ0×As
（等式2）
Po=(0.5-0.7)σs×As
（查表可
Po=(0.5-0.7)×640×245 得）
Po=78400-109760(N)
将Po带入等式1即可得： Mt=0.22×（78400109760）×20×10-3 Mt=345N.m-483N.m
4.8 320
4 8.78
20 245
值 查表得 值 查表得 螺纹直径 定量
值
σ0
As
Po
K
10-
d
3(N.m)
Mt
326.4 157 51244.8 0.22
螺栓预紧力计算
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。
螺栓扭矩和预紧力计算公式
螺栓扭矩和预紧力计算公式
螺栓扭矩和预紧力计算公式是用来计算螺栓连接的主要参数的
有效方法。
它是通过考虑螺栓的材料、尺寸和头型来计算螺栓预紧力的。
为了保证有效的接头，螺栓应具有足够的强度和紧固力，而有效的螺栓扭矩和预紧力值是决定这些强度和紧固力的。
螺栓扭矩和预紧力计算公式可以用以下方式表示：
T = KDF/D
其中，T是螺栓扭矩，K是材料特性系数，DF是螺栓的直径，D 是螺栓头的直径。
由于螺栓头的形状不同，K的值也会有所不同。
对于平头螺栓，K值为0.2；对于圆头螺栓，K值为0.15；对于锁紧螺母，K值为0.2；对于夸克螺母，K值为0.25。
预紧力可以通过计算螺栓的扭矩来获得，计算公式如下：
P = 2T/D
其中，P为螺栓预紧力，T为扭矩，D为螺栓头的直径。
螺栓扭矩和预紧力的计算公式是用来计算螺栓连接的主要参数
的有效方法。
正确计算、使用、调整和维护扭矩和预紧力可以帮助确保螺栓连接的有效性和可靠性。
- 1 -。
螺栓预紧力的计算
螺栓的预紧力可按下式计算:P0—预紧力P0=（T0 AsAs = n X ds A2/4ds—螺纹部分危险剖面的计算直径2 ds=（d2+ d3）/2 d3= di —H/6 H —螺纹牙的公称工作高度（T 0=（0.5〜0.7）d sd s —螺栓材料的屈服极限kgf/mmA2 （与强度等级相关，材质决定）2也可查表：查看文章螺栓性能等级的含义2007年11月23日星期五14:29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 t;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400X 0.6=240 MPa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 t；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1000X 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)二此螺栓的屈服强度(因为按标识规定：屈服强度/抗拉强度=Y/10)。
法兰螺栓预紧力和力矩
N1垫片系数m3按内填石棉缠绕式不锈钢垫片比压力y69Mpa缠绕部分内径D2628.7mm HG/T20631缠绕部分外径D3685.8mm垫片接触宽度N28.55mm(B4-B3)/2垫片基本密封宽度b014.275mm N/2，GB150表9-1中1a、1b垫片有效密封宽度b9.558915mm IF(B6>6.4,2.53*B6^0.5,B6)垫片压紧力作用中心圆直径D G666.6822mm流体压力 或设计压力 3.11MPa内压P e 4.665MPa<=1.5Pc操作温度下螺栓材料的弹性模量E b200000MPa螺栓中径dm37.0515mm螺栓公称直径d39mm螺纹螺距P3mm螺栓总截面积A b24681.35mm2GB/T16823.1-97螺栓计算长度L b267mm操作温度下垫片材料的弹性模量E g195000MPa垫片实际接触面积A g58950.38mm2垫片计算厚度t g 4.5mm螺栓数量n24预紧状态下最小螺栓载荷Wa1380722N螺栓预紧力f=2176040N每个螺栓预紧力f'=f/n90668.33Nf下螺栓预紧力矩Tf=Kfdm/100016125.11Nmf下每个螺栓预紧力矩T'f=Tf/n671.8795NmWa下每个螺栓预紧力Wa'=Wa/n57530.07NWa下螺栓预紧力矩Tw=KWadm/100010231.56NmWa下每个螺栓预紧力矩T'w=Tw/n426.3151Nm671.8795N1支管垫片系数m3按内填石棉缠绕式不锈钢垫片比压力y69Mpa缠绕部分内径D2339.9mm HG/T20631缠绕部分外径D3374.7mm垫片接触宽度N17.4mm(B4-B3)/2垫片基本密封宽度b08.7mm N/2，GB150表9-1中1a、1b垫片有效密封宽度b7.462428mm IF(B6>6.4,2.53*B6^0.5,B6)垫片压紧力作用中心圆直径D G359.7751mm流体压力 或设计压力 3.11MPa内压P e 4.665MPa<=1.5Pc操作温度下螺栓材料的弹性模量E b200000MPa螺栓中径dm28.0515mm螺栓公称直径d30mm螺纹螺距P3mm螺栓总截面积A b9287.147mm2GB/T16823.1-97螺栓计算长度L b216mm操作温度下垫片材料的弹性模量E g195000MPa垫片实际接触面积A g19531.34mm2垫片计算厚度t g 4.5mm螺栓数量n16预紧状态下最小螺栓载荷Wa581687.9N螺栓预紧力f=705201.1N每个螺栓预紧力f'=f/n44075.07Nf下螺栓预紧力矩Tf=Kfdm/10003956.39Nmf下每个螺栓预紧力矩T'f=Tf/n247.2744NmWa下每个螺栓预紧力Wa'=Wa/n36355.49NWa下螺栓预紧力矩Tw=KWadm/10003263.444NmWa下每个螺栓预紧力矩T'w=Tw/n203.9652Nm247.2744。
螺栓预紧力的计算
62800
753600
144440
0.018 M20*1.5
1000 10.9级
738.2716049
15.46609194
H=0.866P P为螺距
7.85E-11 0.000471
一般规定拧紧后螺纹连接件预紧力不得大于基材料的屈服点σ s的80%
碳素钢螺栓 合金钢螺栓
F＇=（0.6-0.7）σ sAs F＇=（0.5-0.6）σ sAs σ s—螺栓材料的屈服点，MPa As—螺栓公称应力截面积，mm2 As=π /4（（d2+d3)/2)2 d3=d1-H/6 d1—外螺纹小径，mm d2—外螺纹中径，mm d3—螺纹的计算直径，mm H—螺纹的原始三角形高度，mm
6
轴向载荷F N
F=P*S
总拉应力F0=F+F＇
螺栓危险直径d1
许用拉应力[σ ]
1000MPa
σ ＇=1.3F0/(3.14*d1*d1/4)≤[σ ]
d1=(4*1.3*F0/3.14/[σ ])~1/2
M16*1.5
M20*1.5 81640 310 12 979680
0.00001
S
0.1256
碳素钢
Байду номын сангаас
合金钢
1000
1000
2193.07
1263.75
52 54 51.71 1.732
39.835 40.7 39.55 1.732
拧紧力矩
拧紧力矩
T=KF＇d N*m K—拧紧力矩系数 查手册5-70 d—螺纹公称直径，mm F＇—预紧力，N
12316 0.18
52 1315843
2184 0.18
法兰螺栓连接中螺栓预紧力的计算和控制方法分析_周坤
。 法兰螺栓连 接 系 统 的 主 要 失 效 形 式 是 泄 漏 ，
而螺栓预紧是保证连接面不发生泄漏的重要环节之 一 。 在螺栓联接中 ， 螺栓在安装的时候都必须拧紧 ， 即在联接承受工作载荷之前 ， 预先受到力的作用 ， 这 预紧的目的在于增强 个预加的作用力称 为 预 紧 力 ， 联接的可靠性和紧 密 性 ， 以防止受载后被联接件间
石油化工设备及管 螺栓法兰联接 是 压 力 容 器 、 道中 应 用 极 为 广 泛 的 一 种 可 拆 式 静 密 封 联 接 结 构
［ １］
３］ 。 所示 ［
螺栓拧紧后 ， 螺栓力通过法兰面压紧垫片 ， 垫片 被压实 ， 使压紧面上的间隙被填满 ， 为防止介质泄漏 达到了初始的密封条件 。 螺纹联接的预紧力将对螺 栓的总载荷 、 联接的临界载荷 、 抵抗横向载荷的能力 和接合面密封能力等产生影响 。 １． ２ 施加不当预紧力的危害 过大的预紧力会导致螺纹联接零件的静力破 坏、 被联接件滑移 、 分离或紧固件的松脱 。 过小的预 紧力会导 致 螺 栓 疲 劳 破 坏 、 增 大 设 备 质 量 与 成 本。 所以 ， 预紧力的大 小 、 准 确 度 都 十 分 重 要， 从而使预 紧力的控制成为螺纹联接的重要问题之一 。 １． ３ 预紧力的分析计算 在法 兰 螺 栓 联 接 系 统 中 ， 主要受轴向力和预紧 力的作用 ， 由于螺栓和被联接件的弹性变形 ， 螺栓所 受的总拉力并不等于预紧力和工作拉力之和 。 根据 理论分析 ， 螺栓 的 总 拉 力 除 了 和 预 紧 力 Ｑｐ 、 工作拉 还受到螺栓刚度 Ｃ 力 Ｆ 有 关 外， ｐ 及被联接件刚度 应从分析螺栓联接的受力 Ｃｍ 等因素的影响 。 因此 ， 找 出 螺 栓 总 拉 力 的 大 小。 图 ２ 和变形的关 系 入 手 ，
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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
垫片系数表Ko ，Kd ， K1
材料用于液体用于气体和蒸汽垫片种类预紧状态操作状态预紧状态操作状态非金属垫片Ko*Kd,N/mm K1， mm Ko*Kd,N/mm K1， mm bD橡胶 O形圈bD0.5bD2bD0.5bD D聚四氟乙烯 PTFE20bD 1.1bD25bD 1.1bD
h石棉垫片15bD bD 1.3bD 包 FTFE 的石棉垫片12bD0.8bD12bD0.8bD
石棉金属缠绕垫片15bD bD50bD 1.3bD 金属垫片铝金属包覆石棉垫片10bD bD50bD 1.4bD （图同上）铜金属包覆石棉垫片20bD bD60bD 1.6bD 软钢包覆石棉垫片40bD bD70bD 1.8bD
铝制波纹垫片8bD0.6bD30bD0.6bD 波纹垫片铜制波纹垫片9bD0.6bD35bD0.7bD 软钢波纹垫片10bD0.6bD45bD1bD 已知条件 ----计算参数
Dg---- 垫片平均直径单位： mm
对橡胶 O 形密封圈：取法兰上橡胶 O 形密封圈槽的外径
对其他垫片，计算垫片的中间直径。
p----- 设计压力，单位： MPa
Fs---密封安全系数，取 1.2
y----- 垫片松弛系数：金属垫片y=1.0；软垫片 y=1.1
n----- 螺栓个数
dk---- 实际使用的螺栓底径，单位：mm
Ab---- 实际使用的螺栓总截面积=0.785*dk^2 ，单位： mm^2
[σ]b-- 常温下螺栓材料需用应力，MPa
c-裕量： d0≤20 单位： mm，c=3 单位： mm； d0≥50 单位： mm，c=1 单位： mm
三、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/[ 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= 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*[ σ]b 单位： N
操作状态下螺栓的设计载荷L=Lp 单位： N。