淺析非標(biāo)準(zhǔn)截面形狀受拉緊螺栓擰緊力矩的計(jì)算

代麗麗，鄒蒙

（中國(guó)直升機(jī)設(shè)計(jì)研究所，江西 景德鎮(zhèn) 333000）

1 前言

確定合適的螺栓擰緊力矩可以起到提高螺紋連接可靠性、改善裝配件疲勞特性和保證不同裝配體之間的連接緊密性等作用。擰緊力矩過小，可能會(huì)導(dǎo)致連接失效、結(jié)構(gòu)間錯(cuò)誤，嚴(yán)重得甚至導(dǎo)致結(jié)構(gòu)解體；擰緊力矩過大，則螺栓在受載過程中可能會(huì)被拉斷。因此，對(duì)于緊螺栓連接方式，螺栓要選擇合適的擰緊力矩，現(xiàn)有的普通實(shí)心螺栓可以查詢航標(biāo)得到擰緊力矩?cái)?shù)值，但對(duì)于截面形狀存在變化且空腔的螺栓，尚無標(biāo)準(zhǔn)可查，應(yīng)從理論上找出預(yù)緊力和擰緊力矩之間的關(guān)系。

2 最小預(yù)緊力

螺栓的總拉力F2=殘余預(yù)緊力F1+工作拉力F，為使連接可靠，受力后裝配面之間沒有縫隙，應(yīng)使F1＞0。

推薦采用的F1為：

有密封要求的連接，F(xiàn)1=(1.5～1.8)F；對(duì)于一般連接，受載穩(wěn)定時(shí)，F(xiàn)1=(0.2～0.6)F；受載不穩(wěn)定時(shí)，F(xiàn)1=(0.6～1.0)F；地腳螺栓連接，F(xiàn)1＞＞F。

2.1 螺栓剛度的確定

2.2 被連接件剛度的確定

式中，dn為螺栓頭直徑（當(dāng)螺栓頭與螺母直徑不同時(shí)取二者平均值，螺栓頭平均直徑=六邊形外接圓直徑和內(nèi)切圓直徑之平均值）；L為被連接件厚度；d1為螺栓邊距。

圖1 被連接件有效直徑

3 最大預(yù)緊力

4 擰緊力矩

5 實(shí)例計(jì)算

圖2 非標(biāo)準(zhǔn)截面形狀受拉緊螺栓幾何參數(shù)

5.1 最小預(yù)緊力

5.2 最大預(yù)緊力

5.3 擰緊力矩

螺紋上升角α=2.48°，螺紋摩擦角ρ=11.31°；查表1，f,μ=0.2。

表1 摩擦系數(shù)

6 結(jié)語

通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)，螺栓最大擰緊力矩僅與緊固件自身的材料性能、幾何參數(shù)及摩擦接觸面有關(guān)，與被連接結(jié)構(gòu)件沒有關(guān)系；螺栓最小擰緊力矩與緊固件、被連接件、工作拉力、工作環(huán)境均有關(guān)系。當(dāng)螺栓具有非標(biāo)準(zhǔn)截面形狀時(shí)，不能通過查詢航標(biāo)得出其擰緊力矩范圍，而應(yīng)經(jīng)理論計(jì)算分析得出其最大最小擰緊力矩，航標(biāo)僅適用于實(shí)心螺栓且具有標(biāo)準(zhǔn)螺紋的情況。