螺栓螺母紧固原理

– 较简单的算法时，在一般情况下拆卸螺栓时最大需要的扭矩是紧固时的 250%
• 扭矩紧固的优缺点
扭矩紧固
优点
– 一个扳手+不同的套筒能满足尺 寸不同的螺栓的安装或拆卸需 求
– 标准螺栓/螺柱，标准长度 – 便于操作 – 工具成本较低 – 中空扳手可以应用在安装空间
狭小的位置
缺点
– 紧固件的润滑非常重要 – 耗时 – 垫片的负载不平均 – 扭转应力的产生 – 需要合适的反作用力臂点
对于 M33 到 M85 的米制尺寸螺栓
螺母的A/F 尺寸 每次增加 5mm :
▪ M33 x 3.5
50mm A/F
▪ M36 x 4
55mm A/F
▪ M39 x 4
60mm A/F
小于M33 的螺栓 A/F 尺寸大约可计算为： 1.5 x 螺栓直径
扭矩紧固
扭矩紧固
• 什么是扭矩? 作用力使物体绕着支点转动的趋向
8
9
4
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3
10ຫໍສະໝຸດ Baidu
7
2
6
7
2
6 2 11
重复以上的步骤3次分别使用1/3, 2/3 和 全额扭矩
结束上述步骤后，从1号螺栓开始顺时针对所有螺栓用全额扭矩进行再次的拧 紧
扭矩扳手 – 拆卸
• 拆卸
– 在拧松螺栓时，一般需要比紧固时更高的扭矩
– 这主要是因为腐蚀；螺纹的形变等，所以在拆卸紧固件时所需要的扭矩一 般不能被完全正确的计算出来
螺栓原理
连接完整性 – 目标
受控紧固
‘第一次就正确紧固’
安全性
重做的成本 潜在的事故隐患
过度紧固 没有紧固
灾难
可靠性 排放 / 污染
• 什么是螺栓连接？
概述
我们通常会想到石油石化管道和法兰，但是…
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螺栓和螺母的作用
定义: 螺栓和螺母的主要作用在于将两件构件用准确的作用力连接
在一起，以防止在设备运行的过程中出现松动的现象。
扭矩紧固顺序
• 负载集中（偏载）
当在施加扭矩时，我们通常是一个接一个的对螺栓进行紧固。在这种情况下会产生负载集中。
为了避免这种情况，我们需要采用特定的步 骤来对螺栓进行紧固，即使用设定的扭矩分 阶段、用特定的模式对螺栓进行紧固。 对螺栓施加渐进的、统一的扭矩。
扭矩紧固顺序
• 应力分散
在施加扭矩时，我们通常是一个接一个的对螺栓进行紧固。这会造成应力分散
1. 拉伸螺栓的作用力 +
2. 克服螺栓螺纹摩擦的作用力 +
3. 螺母和连接部件表面摩擦的作用力
扭矩紧固
50% 螺母支撑面的摩擦力
10% 有用的螺栓残余应力 （极端情况，一般为30%)
40% 螺纹之间的摩擦力
扭矩紧固 – 润滑
摩擦点
在螺纹上涂上 润滑剂
在螺母表面使 用润滑剂
仅在螺柱/螺栓紧固部分的尾 部
我们先拧紧1、2号螺栓，然后是3、4号
1
在这种情况下，3、4号螺栓会分享1、2号螺
栓的部分应力
1、2号螺栓因此会产生些许的松动，但当连
4
3
接件是由更多的螺栓进行紧固时，这种分享
应力的情况会被中和减少
2
扭矩紧固顺序
• 扭矩拧紧形式
– 使用扳手时: 2 - 3 个螺纹高于螺母上表面
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1
8
5
12 1 5
旋转
力
扭矩紧固
• 什么是扭矩紧固? 通过旋转紧固件的螺母部分来对紧固件施加预紧力的应用
紧固件的拉伸 (预紧力)
扭矩紧固
我们测量施加的扭矩
我们想要测得的是夹紧力
扭矩紧固
施加的扭矩
减去
摩擦损失 等于
螺栓残余应力 *
• 螺栓残余应力 = 预紧力 螺栓在紧固后剩余的应力
扭矩紧固
• 用扭力扳手施加的力矩会转化成三种力：
米制尺寸: M20-3.5*150
8 TPI
mm (e.g. 3.5)
标准直径 (英寸)
标准直径 (mm)
• 螺母的对边尺寸可由下面的公式计算为: (螺栓直径x 1.5) +0.125 例如： 1 1/4” 8UN Bolt (1.25 x 1.5) + 0.125 = 2” A/F
A/F = 对边尺寸
紧固不足
螺栓由于振动 或循环载荷而松脱
垫片接触面损坏
没有压紧力
紧固过度
裂纹
法兰转动 颈缩 垫片过度压紧
螺母和螺栓的标识
• 六角螺母和螺栓的标识
螺母材料等级
螺栓材料等级
螺母
AF 尺寸 (对边尺寸)
螺栓直径
螺母下表面 平整的接触面
螺栓上表面 刻有型号等标示
螺栓和螺母的标识
两种常见的螺纹形式:
英制尺寸：3/4-8*3”