高强度螺栓预紧力和拧紧力矩比较分析

1、高强度螺栓预紧力和拧紧力矩比较分析在钢结构连接中经常使用高强度螺栓。高强度螺栓连接对于防止松动有良好 的可靠性，尤其用于连接动载荷的构件。在高强度螺栓连接中，预紧力和拧紧力 矩是一个很重要的参数。下面就高强度螺栓的预紧力及拧紧力矩进行探讨，以期 得到合理的结果，在今后的设计中应用。1预紧力大小的确定高强度螺栓预紧力的大小跟螺栓的材料及其横截面面积有关。所用材料需要 经过调质处理以提高其机械性能，满足使用要求。国内高强度螺栓的材料一般为 45钢、40B钢及40Cr钢。45钢用作级的螺栓，40B钢及40Cr钢用作级的螺栓。预紧力大小由下式计算：P二 o”(1-1)式中o &一高强度螺栓材料经热处理

2、后的抗拉强度限，F：螺栓的计算面积(按内螺纹直径计算)，按下表取。高强度螺栓的螺纹内径和计算面积F螺栓公称直程M16M18M20M22M24螺纹的内径(mm)计算面积(mmJ1491822352922拧紧力矩的计算拧紧力矩是为了使螺栓产生预紧力，其大小由预紧力确定。拧紧力矩由下式计算：Mo= (kg - m)(2-1)式中P高强度螺栓需要的预紧力(t)； d高强度螺栓的公称直径（mm）。3下面就国内外高强度螺栓，根据它们的材料的机械性能计算其预紧力和拧 紧力矩，并进行比较和分析，从中找到适合我们应用的预紧力和拧紧力矩。（1）根据机械设计手册（机械工业出版社）材料：45钢，级；40B钢，级抗拉强

3、度限：45 钢，850kN/mm2: 40B 钢，1550kN/mm2 o计算结果如下表所示。预紧力F（kN）及扭紧力矩仏（Nm）螺纹直径螺栓的性能等级直径dmm螺距PmmF. (kN)Mx (N m)化(kN)M4 (N m)M20120456160608M223150627200836M241757982301048（2）根据起重机设计手册（辽宁人民出版社）材料：45钢,级；40B钢,级抗拉强度限：45 钢，850kN/mm2: 40B 钢，1550kN/mm2 o计算结果如下:预紧力F（kN）及扭紧力矩Ma （Nm）螺纹仃彳仝螺栓的 性 能等级古 4Xihyn uudmmpmmFv (k

4、N)M4 (N m)F(kN)M4 (N m)M16275228105320M1895325125428M20120456160608M223150627200836M241757982301048（3）根据 IS05049-1： 1994材料：40B钢,40Cr螺栓金属材料的屈服极限RpO.2=900N/mm2 （级）预紧应力按下式计算：% = Rpo.2（3T）预紧力按下式计算：式中A螺栓的计算面积（按螺栓内径计算）正常情况下螺栓以F产叭A,进行预紧。允许附加力N。按下式计算：N _L（3-2）式中Rm.2 一螺栓金属材料的屈服极限Vfl为不同载荷情况时的安全系数（V二，vfl 2=, v

5、fl 2=）e依据比值一/d基础上的延伸系数（一螺栓的紧固长度，d-螺栓的直径）延伸系数紧固长度1. dA,螺栓的计算面积（按螺栓内径计算） 计算结果如下：预紧力（kN）及扭紧力矩做（Nm）螺纹直径螺栓的性能等级直径dmm螺距PmmFv (kN)Ma (N m)(kN)Myl (N m)M1245103126M1627021399310M20110418155610M2431557072221050M2725014252901540（4）根据散货连续装卸机械设计规范欧洲机械联合会材料：40B钢,40Cr金属材料的屈服极限。e（）=900 N/mm2 （级）计算结果如下:预紧力Fv (kN)及扭紧力矩M, (N -in)螺纹直径螺栓的性能等级直径dmm螺距PmmFr(kN)M4 (N m)M12126M16299310M20155610M2432221050根据 IS05049/1-1980材料：40B钢,40Cr材料的屈服极限：Rpx二900N/mm2(级)Rp.2 金属材料的屈服极限预紧应力按下式计算：6 = po.2( 3-3)预紧力按下式计算：F 广 oyA,式中A,螺栓的计算面积(按螺栓内径计算)允许附加力N。按下式计算：(3-4)