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機械社區

標題: 關于僅受預緊力的螺栓強度校核 [打印本頁]
作者: xxjjqq414    時間: 2017-3-27 11:33
標題: 關于僅受預緊力的螺栓強度校核
本帖最后由 xxjjqq414 于 2017-3-27 12:25 編輯 4 J6 x+ b& t7 z" B+ d

, m6 V) O. [+ ]& k# D首先給出成大先版機械設計手冊，具體如下：  節選P 5-66    表5-1-63   表5-1-64 （前三個圖片）; {: l: q* s# f  T& s" h1 @2 Z" N

6 B- x7 E1 k% f& ?+ `. o6 y$ Y 然后再看一下秦大同版 現在機械設計手冊（后兩個圖片）# L  Q7 ~* d% f8 \# A
  上面就是現在兩種機械手冊的計算簡單分析一下兩者/ C! Q; I- B% l$ U  G' M
1. 相同點：兩個版本的計算方法或原理本質是一樣，從公式可以看出。
# ]" @$ h; r  }/ j( s2.不同點：
+ j) A. Y" Q, S( S    2.1連個表格中許用拉應力的安全系數的表格是不一樣的，真想弄明白這些數值是怎么出來的？希望各位討論一下！
9 H1 Q# m" c) z. ~" @/ H    2.2在成版中只講了安全系數按圖2表中（姑且不論數值是否準確），如果設計者只按表格選取估計也沒問題，關鍵問題是在接下來的表2中卻又給出了預緊力的公式，只要對比一下，會發現兩個表格存在矛盾，進一步說就是如果螺栓預緊力按表3公式預緊，安全系數是？+ ^3 t+ R' F& i
    2.3在秦版中，增加了是否控制預緊力的說明，個人覺的比較合理，當然表5的安全系數來源問題？
2 Q1 A: |2 x6 D6 u& m& c3.因為手頭紙質只有成版機械設計手冊，查詢的也比較多，但發現的問題也多，舉幾個例子（不是在這里挑刺，實話實說！如果冒犯哪路大神，請原諒）
  v. J1 L, A; i! T. ~" V7 K6 p    3.1就在上面表1中引用表2時，寫錯了“表5-1-64”，寫成表“6-1-64”，有人可能說是筆誤，各位說說!
4 W. A  w: q9 l: b! p% I* w7 K    3.2記得在第二版還是第三版的時候，書中居然把“齒厚公差”和“公法線公差”寫成一樣，“弦齒厚”和“弧齒厚”寫成一樣，現在的第五版已經更正了，這是一個很大的進步2 T) v$ t" P1 n; j
    3.3本人踩的一個坑，本來設計選取一款深溝球軸承（帶密封的，具體型號忘記了），當時也是自己偷懶沒有直接查詢GB標準，就直接拿起手邊手冊翻了一下，最后確定了一個型號，裝配圖中也是表明了，結果所有沒幾天采購找我，說我寫的軸承型號沒有，最后找到了原因：手冊摘錄時出現錯誤，而國家GB標準中的確沒有，難怪人家采購買不到，最后沒辦法只能換了某款進口軸承，價格卻翻了10倍。
  M+ L3 g# D$ Y% H
% e/ e$ {0 a, i8 _. w
; u, }! f- P  E/ b5 X, \! [) I: S

" O8 h7 P0 J- H1 }3 k' y" n# U5 j5 ?5 r: N8 k6 c. G2 O8 F
作者: pengjc2001    時間: 2017-3-27 14:30
本帖最后由 pengjc2001 于 2017-3-27 14:45 編輯
/ @9 m/ Y) m$ V9 G
, p1 J3 _% C5 s0 e0 i圖一到 圖二  講述的是  設計思路是：   你要有足夠的預緊力，然后選擇螺絲d過程。你的設計是從滿足要求出發。 你選了某款螺絲，但是它的一個利用率（姑且這么叫吧）不一定經濟。  M8  可以  M10 也可以。
* i/ a. ]0 d1 _; h8 N0 d" j  p4 B8 h2 @' W" N1 L# W( n- V
& K5 \. Z# o" m' Q2 _: D% A% x" e* v8 e* V0 O
圖三 講述的是，  你用哪種等級的螺絲， 然后保證不超過 螺絲許用條件下（經濟條件下，如你用到材料的0.7X屈服強度了）。你的設計從材料經濟性角度出發。  它能保證的預緊力多大      設計時首先要保證預緊力，又不應該使連接結構過大
: C( o5 k! N4 b) D/ v! v! R2 K& A" ~/ \

. `) d% u8 c1 }* K3 H. e
作者: xxjjqq414    時間: 2017-3-27 14:45
本帖最后由 xxjjqq414 于 2017-3-27 14:51 編輯
% r& x: \1 \# V& }
pengjc2001 發表于 2017-3-27 14:30
3 x5 B/ p) d- S/ v圖一到 圖二  講述的是  設計思路是：   你要有足夠的預緊力，然后選擇螺絲d過程。你的設計是從滿足要求出 ...
/ [9 w0 l1 E& t  T7 q" I2 e
你講的是設計思路或校核原理，我沒有否認！但問題是按圖1設計公式計算時，許用拉應力怎么選擇？按表2安全系數計算？還是我們常規取0.7，0.8……倍的屈服強度？至少在“成版”中沒有提到，難道這不會引起誤解？  u$ _' [5 f& l2 O* }9 @$ E$ K
      還有一個問題是“你提到足夠預緊力”怎么才能保證？是以剛剛能滿足一定橫向載荷即可還是按照常規螺栓選擇預緊力？如果按照常規不就是可以按照表3嗎？這樣還能滿足表2的安全系數嗎？反過來以剛剛滿足一定的橫向載荷作為預緊力，螺栓能擰緊嗎？6 s. X& t! h6 }/ M
作者: pengjc2001    時間: 2017-3-27 14:48
xxjjqq414 發表于 2017-3-27 14:45# E3 z8 g9 H' w; |4 W  ], z& F
你講的是設計思路或校核原理，我沒有否認！但問題是按圖1設計公式計算時，許用拉應力怎么選擇？按表2安全 ...

+ T: `' X% Z  [; n看你的設備設計是經濟性優先，還是安全性優先了吧。
. y0 M% V& ^2 j) G( _$ l
作者: xxjjqq414    時間: 2017-3-27 14:53
pengjc2001 發表于 2017-3-27 14:48
4 N3 e( W& p5 N9 M看你的設備設計是經濟性優先，還是安全性優先了吧。
5 U; J) q8 V' g5 ~: W8 l) m1 h5 _
這兩者相差大了! c) `& Y" m" U1 d* i
作者: pengjc2001    時間: 2017-3-27 14:54
不知你們用不用這種數據9 k0 k7 I  {- n4 Q
這個表的來源就是 圖3方式
! A: z+ i5 R5 T8 j
作者: xxjjqq414    時間: 2017-3-27 14:57
本帖最后由 xxjjqq414 于 2017-3-27 14:58 編輯
% V* V& Q7 D$ k/ w2 t$ A
pengjc2001 發表于 2017-3-27 14:54# a% ]* s6 g: ]! Z) b
不知你們用不用這種數據
# Q$ r9 r$ x' s這個表的來源就是 圖3方式

! s1 @2 n3 B# s& W8 S7 T5 W  V這個估計全世界都差不多！尤其在8.8以下，幾乎一樣，再高等級稍微有點區別8 R3 D. l$ V0 ~& c
作者: pengjc2001    時間: 2017-3-27 14:59
xxjjqq414 發表于 2017-3-27 14:57
1 e! B9 M' H! z這個估計全世界都差不多！
6 }: ]5 Y4 Y3 _% l3 ]$ R
既然都用這個表了， 那你肯定在用 第二種方法了。
7 F" [) g3 |: I0 Y$ q& u2 o; P4 s. z! |, P+ o
你算出了合適的螺栓大小，   然后載荷通過這種標準扭矩加上后，  螺栓內部應力就自然上到這個水平了。: A* W4 u# p: g
作者: xxjjqq414    時間: 2017-3-27 15:03
pengjc2001 發表于 2017-3-27 14:59: }0 v- u7 g  H  I: R& p, a
既然都用這個表了， 那你肯定在用 第二種方法了。
" W1 W" ]4 W' O$ T* i  t6 G1 A; a* E3 _) g/ [
你算出了合適的螺栓大小，   然后載荷通過這種 ...

; v" j8 ~. E# Z+ n/ \2 O( F最近有點時間，也吐吐槽，只是這么通用的手冊會有這樣的問題，很值得去思考思考！
! g9 w. ^/ q' R
作者: xiaobing86203    時間: 2017-3-27 15:22
之前我們計算螺栓預緊力都是按如下公式來的：5 V: c" w  n, o$ V. f
預緊力矩Mt=K×P0×d×0.001 N.m: |# o  x6 @5 A
　　K:擰緊力系數 d：螺紋公稱直徑
. x$ ^. ?, e' z. f　　P0：預緊力
0 B7 T3 G0 h+ u$ x　　P0=σ0×As As也可由下面表查出' i# O% E/ R+ g% ^( F
　　As=π×ds×ds/4 ds:螺紋部分危險剖面的計算直徑
6 c) Q/ Q- v' A　　ds=（d2+d3）/2( C$ |! v  E8 a# s
　　d3= d1-H/6 H：螺紋牙的公稱工作高度- h* C0 B  ?  H! |' J+ Q! ]0 y3 p
　　σ0 =（0.5～0.7）σs/ R" e0 E3 V9 K: W
　　σs――――螺栓材料的屈服極限N/mm2 （與強度等級相關，材質決定）
; h2 |1 H/ U" [. `+ x7 C. T) h　　K值查表：(K值計算公式略)
作者: pengjc2001    時間: 2017-3-27 16:00
xiaobing86203 發表于 2017-3-27 15:22
8 I9 w: e+ T0 X' Z6 w" p之前我們計算螺栓預緊力都是按如下公式來的：
' u4 E4 Q: l! Q" a7 ~預緊力矩Mt=K×P0×d×0.001 N.m) e! @8 v" U; A  \' _3 T3 L5 B
　　K:擰緊力系數 d：螺紋 ...

" ]8 u  m' ]; o$ ^2 g2 dK值來源與 摩擦 和 牙形2 Q0 T3 P) X) o; |2 X& q* f
作者: pengjc2001    時間: 2017-3-27 20:50
目前我們螺栓的強度計算公式是沒有考慮應力集中系數的。
4 I$ t4 n6 l9 ~下圖是實驗手段得到的應力集中系數圖， 及 根據GB/T5782 B級精度的數據表    可以看出 這種形狀的 應力集中系數在
/ u4 s' h/ w: [+ Q2.3~2.8
作者: xxjjqq414    時間: 2017-3-28 08:40
pengjc2001 發表于 2017-3-27 20:50
% }5 I1 E: O$ B& J6 n目前我們螺栓的強度計算公式是沒有考慮應力集中系數的。
* R; n# \; g& y# p& |下圖是實驗手段得到的應力集中系數圖， 及 根據GB ...

5 }! ^6 {# g! y+ v4 K1 f% |這個表格我沒見過，應力集中現象肯定是有的，圣文南原理也是關于這個的。感覺一些基礎性的試驗數據很難找，很多書籍的數據還不知道是什么時候的？! a. k- ]  r$ z; b! a
作者: hahacaijixiong    時間: 2017-3-28 09:15
預緊力由預緊力的最大值和預緊力的最小值所確定；4 C8 o6 c- h+ c8 x
預緊力的最大值：在擰緊過程中，螺紋產生拉應力和剪應力，破壞時軸向拉應力為0.7σs；! F1 E; ~$ {# z2 s9 o* K
預緊力的最小值：由摩察系數和擰緊方式決定，設為Q（可取值:扭矩扳手+油為1.25；扭矩扳手+無潤滑為1.8；螺母轉角發+無潤滑為2；長柄扳手+無潤滑為3；老外實驗值）。預緊力的最小值=預緊力的最大值/Q
) E! X9 Q+ f$ j+ t1 K預緊力=（預緊力的最大值+預緊力的最小值）/2=0.35（1+1/Q）σs*A（最好狀態為0.63σs*A）
作者: hahacaijixiong    時間: 2017-3-28 09:37
pengjc2001 發表于 2017-3-27 20:50/ i& u, c# \  b5 |" r7 q
目前我們螺栓的強度計算公式是沒有考慮應力集中系數的。
" O( G& a  X; E) V下圖是實驗手段得到的應力集中系數圖， 及 根據GB ...

' [7 Z: A) y% c9 p4 }應力集中系數只是一方面，全面考慮的話，要考慮材料、加工、缺口系數等。
( z; p, ~8 O( i0 l" }8 Z7 a* P疲勞極限好執行的話，粗牙M4-M6取90MPa，M7-M10取70MPa，M12-M16取50MPa，M18-M22取45MPa，M24-M39取40MPa；% \: F; k$ q7 p2 H) i9 s& b
8.8以上可上浮一點，細牙也可以上浮一點。
+ I1 r# m9 o# Z; i8 h. |/ a9 h( ^4 o
& d" i  `$ y4 l- ]$ ]* ^+ \
補充內容 (2017-3-28 11:11):
. t, A; m- J! `" `( j以上的值是指在該數值的應力幅下，循環1X10^7后，不發生破壞的疲勞極限值。
作者: pengjc2001    時間: 2017-3-28 10:04
hahacaijixiong 發表于 2017-3-28 09:377 {6 N) ^" m8 j' y5 _
應力集中系數只是一方面，全面考慮的話，要考慮材料、加工、缺口系數等。+ |: P* {3 T/ a; n( z
疲勞極限好執行的話，粗牙M4-M ...

1 {  C: t" t- a交變應力模式在這談不合適，另開題吧， 你還漏掉了 應力變化幅度。- B- F! `7 |% ^
沒注意的話，又會搞暈的。2 @3 X7 p3 \5 X" o6 b6 p; W4 `
作者: hahacaijixiong    時間: 2017-3-28 10:37
暈，對，忘了寫最重要的應力幅
作者: qingquan202    時間: 2017-8-22 17:59
hahacaijixiong 發表于 2017-3-28 09:15
& |2 J  V0 X3 R預緊力由預緊力的最大值和預緊力的最小值所確定；
- c5 ^4 O: Y3 B& u. }  P9 L4 O預緊力的最大值：在擰緊過程中，螺紋產生拉應力和剪應力 ...

& g- d' l, t- R- r# R4 V4 `! v不太懂誒，比如用扭矩扳手，預緊力不是和施加的擰緊力矩對應的嗎？怎么還會和最大預緊力有關系？
' S' r9 ?5 F  j% S
作者: qingquan202    時間: 2017-8-22 18:03
xxjjqq414 發表于 2017-3-27 14:53
) e+ i1 w# S- m4 k5 A, D9 z+ z這兩者相差大了
, {/ c: X7 P" g* S4 O" w
圖3的方式是屬于經濟性的嗎？圖3對應的是控制預緊力的方式，那就是說控制預緊力屬于比較經濟的方式？
! w; U' v% i! S) H6 _& \3 E- l1 R- x! j" q: V
作者: hahacaijixiong    時間: 2017-8-23 08:31
qingquan202 發表于 2017-8-22 17:59) s' |5 k7 p$ j* a! n/ s
不太懂誒，比如用扭矩扳手，預緊力不是和施加的擰緊力矩對應的嗎？怎么還會和最大預緊力有關系？

3 k  ]3 U2 O  Z( J8 H最大預緊力是指螺栓被擰破壞（屈服）時所產生的預緊力0 {" a" O( o. O3 ^8 }3 R# }
作者: qingquan202    時間: 2017-8-23 09:11
hahacaijixiong 發表于 2017-8-23 08:31' f8 C- Q6 s/ L6 T
最大預緊力是指螺栓被擰破壞（屈服）時所產生的預緊力

8 t0 h9 V6 b4 j8 U$ _那用扭矩扳手的時候肯定按一定扭矩施加，不會讓他破壞嘛。
: ?1 ?0 \; k" y  ]
作者: hahacaijixiong    時間: 2017-8-23 16:11
qingquan202 發表于 2017-8-23 09:11
8 p; a2 ^3 I* h* C那用扭矩扳手的時候肯定按一定扭矩施加，不會讓他破壞嘛。

* S* a6 k  x* R" X. ^3 S我說的是如何確定一個螺栓的預計扭矩；你說的是具體使用，按照廠家給出的值就可以了。  v+ e8 r: p( e' h! m) j. c. i7 g- @




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