螺栓螺母拧紧力矩浅析

1、浅析螺栓螺母拧紧力矩2012年4月24日 编辑：郑成编辑：郑成 前 言 螺栓联接是设备安装中应用最为广泛的可拆式联接之一。为了增强螺栓螺纹联接的刚性、紧密性、防松能力以及防止受横向载荷螺栓联接的滑动，多数螺纹联接在装配时都需要预紧，合适的拧紧力矩对螺栓联接件和被连接件的寿命都是有益的。 拧紧力矩过大往往会导致联接失效，特别是在密封联接的情况下，螺栓拧紧力矩过大，密封垫片会被压死而失去弹性或者螺栓拧断，拧紧力矩太小就达不到紧固作用。如何确定螺栓拧紧力矩就成为我们必须重视的问题。目 录拧紧力矩不当导致的后果螺栓联接的受力情况拧紧力矩计算方法拧紧力矩的合理性要求螺栓预紧力的控制总结拧紧力矩不当导致的

2、后果、螺纹联接零件的静力破坏 若螺纹紧固件拧得过紧，即扭紧力矩过大，则螺栓可能被拧，联接件被压碎、咬粘、扭曲或断裂，也可能螺纹牙被剪断而脱扣。 、被联接件滑移、分离或紧固件松脱 对于承受横向载荷的普通螺栓联接，扭紧力矩使被联接件间产生正压力，依靠摩擦力抵抗外载荷，因此，预紧力的大小决定了它的承受能力。若预紧力不足，被联接件将出现滑移，从而导致被联接件错位、歪斜、折皱，甚至紧固件被剪断。 对于受轴向载荷的螺栓联接，扭紧力矩使接合面上产生压紧力，受外载荷作用后的剩余预紧力是接合面上工作时的压紧力。预紧力不足将会导致接合面泄漏，如发动机漏气等，甚至导致被联接件分离。预紧力不足还将引起强烈的横向振动，

3、致使螺母松脱。 、螺栓疲劳破坏 大多数螺栓因疲劳而失效。减小预紧力虽然能使螺栓上循环变化的总载荷的平均值减小，但却使载荷变幅增大，因此，总的效果大多数是使螺栓疲劳寿命下降。螺栓联接的受力情况 多数情况下螺栓都是成组使用的，设计时，是根据被联接件的结构和联接件的载荷来确定联接的传力方式、螺栓的数目和布置。一般来说，其受力情况有以下几种： (1)纯轴向力，即只在螺栓的轴向受力； (2)横向力即螺栓的径向受力： (3)旋转力矩，如轮法兰联接； (4)翻转力矩，也叫倾覆力矩。 其中第1、第4种受力采用受拉螺栓联接，第2、第3种受力情况既可采用受拉螺栓联接，也可采用受剪螺栓联接。在生产中，采用受拉螺栓联

4、接较多， 按国家标准选用的螺栓也为受拉螺栓。拧紧力矩计算方法拧紧力矩计算方法 扭矩拧紧法是最常用的螺栓拧紧方法,通过扭矩扳手显示的扭矩值来控制被连接件的预紧力,操作简单、直观。 拧紧螺栓时的拧紧力矩: M = KtQ0d 10 - 3 N m 式中:Q0 预紧力,N ; Kt 拧紧力系数; d 螺栓的公称直径,mm。 系数Kt 与螺纹表面及法兰的光洁度、润滑状况、拧紧速度、所用拧紧工具、以及反复拧紧时的温度变化等有关,通常在0. 10. 3之间变化。具体可见下表：预紧力Q0 0As As也可由下面表查出 ；Asds2/4 ds:螺纹部分危险剖面的计算直径；ds（d2d3）/2 d3= d1H/

5、6 H：螺纹牙的公称工作高度；0 （）s s螺栓材料的屈服极限N/mm2 （与强度等级相关，材质决定）。举例：M20的螺栓，级。M = Kt 0As d 10 - 3 =0.19 0.7 640 245 20 10 3 = 417 N m 螺栓直径 性能等级M3M4M5M6M7拧紧力N*m标准值范围值标准值范围值标准值范围值标准值范围值标准值范围值4.80.70.6-0.751.61.3-1.73.22.7-3.55.44.5-697.5-108.81.31.1-1.53.12.6-3.56.35.3-710.89-121815-20螺栓直径 性能等级M8M10M12M14M16拧紧力N*m标

6、准值范围值标准值范围值标准值范围值标准值范围值标准值范围值4.81311-142622-294538-517262-8111295-1268.82622-295244-589176-102144121-162225189-252螺栓直径 性能等级M18M20M22M24M27拧紧力N*m标准值范围值标准值范围值标准值范围值标准值范围值标准值范围值4.8154132-173219185-245298256-330379320-424555464-6208.8308260-347438369-492595502-669760638-8501110933-1244螺栓直径 性能等级M30M33M36

7、拧紧力N*m标准值范围值标准值范围值标准值范围值4.8753635-8421026650-108513171108-14758.815001267-168920501704-217226302214-2952速查表：考虑拧紧力矩的合理性 通常情况下由N个螺栓螺母副联接的法兰联接体，给予一定的紧固力F的同时，联接体内产生内压力Fx，对于这种用于有一定内压力的流体的联接体，设计螺栓的拧紧力矩时，须考虑以下四点： 1、确保螺栓的强度，即不允许发生因拧紧力矩过大导致螺栓的屈服破坏而丧失联接体的机能；般规定拧紧后的螺纹联接件预紧应力不得大于其材料屈服点G。的80； 2、确保螺纹的强度，不能因为过大的拧紧

8、力矩而导致螺纹发生脱扣现象；恰当的拧紧力矩需要保证螺纹得以旋紧而不致使螺纹或螺母有所损害。这就要求旋紧扭矩必然介于旋入扭矩及极限扭矩之间； 3、确保法兰盘的强度，不能因过大的拧紧力矩导致法兰发生破坏 ； 4、确保垫片、垫圈的性能，既保证不因拧紧力矩过小导致渗漏，也不因拧紧力矩过大导致垫片压死，从而在产生内压力后渗漏。预紧力控制 螺栓的预紧力关系到法兰连接系统的紧密性和可靠性,所以在现场安装设备或管道时往往需要知道并能控制螺栓预紧力的大小。1、通过拧紧力矩控制预紧力，、通过拧紧力矩控制预紧力，由于受摩擦系数和几何参数偏差的影响,在一定的拧紧力矩下,预紧力数值的离散性比较大,因此,通过拧紧力矩来控制螺栓预紧力的控制精度不高,其误差约为25 %,最大可达40 %，控制拧紧力矩精度较高的工具是测力矩扳手和限力矩扳手；2、通过螺母转角控制预紧力，、通过螺母转角控制预紧力，根据需要的预紧力计算出螺母转角,拧紧时量出螺母转角就可达到控制预紧力的目的。 螺母转角；P 螺栓螺距 F 预紧力；CL 螺栓刚度 CF 被联接件刚度；3、通过螺栓伸长量控制预紧力，、通过螺栓伸长量控制预紧力，因为螺栓的伸长量只和螺栓的应力有关,可以排除摩擦系数、接触变形、被连接件变形等可变因素的影响。以,通过螺栓伸长量控制预紧力可以获得最高的控制精度,它被广泛用作重要场合螺栓法兰连接的预紧力控制方法。