預緊力相關計算

螺紋聯(lián)接的預緊力矩計算

M_t=K×P₀×d×10^-3kgf.m

K:擰緊力系數(shù) d：螺紋公稱直徑

P₀：預緊力（也可查下表） P₀=σ₀×A_s

A_s=π×d_s/4 d_s:螺紋部分危險剖面的計算直徑

d_s=（d₂ d₃）/2 d₃= d₁－H/6 H：螺紋牙的公稱工作高度

σ₀ =（0.5～0.7）σ_s σ_{s――――}螺栓材料的屈服極限kgf/mm （與強度等級相關，材質(zhì)決定）

K值查表：(K值計算公式略)

預緊力P₀查表

1、螺紋連接時為了達到可靠而緊固的目的，必須保證螺紋副具有一定的摩擦力矩，此摩擦力矩是由連接時施加擰緊力矩后，螺紋副產(chǎn)生了預緊力而獲得的。預緊力的大小與零件材料及螺紋直徑等有關。對連接后有預緊力要求的裝置，其預緊力（或擰緊力矩）數(shù)據(jù)可從裝配工藝文件中找到。 控制螺紋預緊力的方法可利用專用的裝配工具：如測力扳手，扭矩板手，電動、風動板手等。

2、帶傳動中,安裝時帶預先張緊在輪上,受到的拉力稱為預緊力。

3、對于軸承，也是在使用前，就已經(jīng)通過靜螺栓、壓蓋等給他提前施加一個力，這也叫預緊力 。

4、彈簧預緊力就是預先考慮的最大彈性恢復力和彈性時間維持力。、

5、在后張法預應力工藝中會使用預緊力這個概念。在群錨施工中，為提高錨具的錨固效率，應預先對需要同時張拉的數(shù)根鋼絞線逐個預緊，然后同時張拉，施工過程中只控制總張拉力就可以了。預緊的意義在于保證同一錨具內(nèi)的各個單根在張拉前松緊一致，以便在工作階段共同發(fā)揮作用。預緊力一般不大，大約為其應承受張拉力的十分之一。具體到施工時還要根據(jù)孔道長度、孔道摩擦、設備行程等情況來確定。

6、我國古代建筑工匠中流傳這樣一句俗話：“緊車鉚子邋遢房，桌子板凳手摁上”也是指在工作中容易松動連接部位應該施加預緊力。

7、汽車風擋玻璃是用橡膠條卡在車體上的，橡膠條為H型，一個口卡住玻璃，對面的口卡住車體，卡的要很緊密，這就是預緊力，卡得緊才能保證玻璃裝得穩(wěn)當，卡接處不漏水。

預緊力的大小，除了受限于螺釘材料的強度外，還受限于被聯(lián)接件的材料強度。當內(nèi)外螺紋的材料相同時，只校核外螺紋強度即可。對于旋合長度較短、非標準螺紋零件構(gòu)成的聯(lián)接、內(nèi)外螺紋材料的強度相差較大的受軸向載荷的螺紋聯(lián)接，還應校核螺紋牙的強度。如某型產(chǎn)品彈性元件的固定，因螺釘連接的基材是壓鑄鋁合金YL113，其強度遠低于優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼20的強度，就應校核鋁合金上螺紋牙型的強度，主要是螺紋材料的剪應力及彎應力。

預緊方式和轉(zhuǎn)速的影響

定壓預緊下，隨轉(zhuǎn)速的提高軸承徑向剛度略有增加，而軸向和角剛度迅速降低。定位預緊下，軸承徑向，軸向和角剛度均隨轉(zhuǎn)速的提高而迅速增加，但軸向和角剛度的增加比較平緩。陶瓷球軸承的剛度變化規(guī)律與全鋼軸承相似，但變化較為平緩。定位預緊下，內(nèi)圈和球的離心力，以及摩擦熱的作用使內(nèi)外圈的接觸載荷增加，同時外圈接觸角減小，內(nèi)圈接觸角增大，從而使接觸剛度增加，但外圈接觸角的減小使軸向和角剛度的增加變緩。定壓預緊下，球的離心力增大使外圈接觸載荷增加，同時接觸角減小。

由于內(nèi)外圈允許軸向位移，而內(nèi)圈接觸載荷基本不變，但接觸角增大。熱位移和離心位移對內(nèi)外圈接觸載荷和接觸角幾乎沒有影響。盡管外圈法向接觸剛度增加，但內(nèi)圈法向接觸剛度基本不變，串聯(lián)作用的結(jié)果使徑向剛度有所增加，但不大，而外圈接觸角的減小使軸向和角剛度顯著減小。

定位預緊下，陶瓷球軸承的剛度小于全鋼軸承，而定壓預緊下，陶瓷球軸承的剛度大于全鋼軸承。定位預緊下，全鋼軸承的接觸載荷比陶瓷球軸承高一倍以上，盡管陶瓷球彈性模量高，全鋼軸承剛度大于陶瓷球軸承。而定壓預緊下，內(nèi)圈接觸載荷變化不大，陶瓷球彈性模量高使陶瓷球軸承剛度大于全鋼軸承。

預緊載荷的影響

隨著預緊載荷的增加，軸承的徑向、.軸向和角剛度隨之略有增加，但影響很小。與定位預緊相比，這一影響對定壓預緊比較顯著。這是山于預緊載荷增加使內(nèi)外圈接觸角增大，同時也使接觸載荷增加，從而使徑向、軸向和角剛度都有所增大。但是，預緊載荷引起的接觸載荷和接觸角變化，與轉(zhuǎn)速和零件位移引起的變化相比較小，因此，對軸承剛度的影響有限。這也是定位預緊下的變化小于定壓預緊的原因。

溝道曲率半徑的影響

隨著內(nèi)外圈溝道曲率半徑的增大，徑向、軸向和角剛度隨之減小，但是這一影響很小，只有定位預緊下剛度的變化稍為明顯一些，這是由于溝道曲率半徑增大使接觸變形量增大。因此，一般選擇溝道曲率半徑時可以不考慮它對剛度的影響。

球數(shù)的影響

定位預緊下，球數(shù)增加使徑向、軸向和角剛度略有增加 。球數(shù)增加使剛度增加，但同樣預緊載荷下，球數(shù)增多將使接觸載荷減小，它們共同作用的結(jié)果雖然能使軸承的剛度增加，但較少。

定壓預緊下，球數(shù)增加使徑向剛度隨之明顯增加，而當轉(zhuǎn)速增加到一定值時軸向和角剛度反而隨之降低，但變化很小。這是由于定壓預緊下，球數(shù)增加盡管使內(nèi)圈接觸載荷減小，但同時使內(nèi)圈接觸角減小，它們的共同作用使軸承徑向剛度明顯增加，而軸向和角剛度略有減小。

因此，球數(shù)增加時應相應提高預緊載荷，只有當接觸載荷相同時一，增加球數(shù)才能使軸承剛度增加。

球徑的影晌

定位預緊下，球徑增大，徑向、軸向和角剛度隨之略有增加。球徑增大使球的離心力增大，外圈接觸角減小，內(nèi)圈接觸角增加，但同時使內(nèi)外圈接觸載荷增大，它們聯(lián)合作用的結(jié)果使軸承剛度增大。由一于定位預緊下離心力變化對接觸載荷的影響較小，因此球徑變化對剛度的影響很小。

定壓預緊下，球徑增大徑向剛度隨之增加，而軸向和角剛度反而降低，但影響較小。這是由于球徑增大使球的離心力增大，內(nèi)外圈接觸角減小，外圈接觸載荷增加，而內(nèi)圈接觸載荷基本不變，因此徑向剛度增加，而軸向和角剛度略有降低。因此，減小球徑不僅改善速度性能，而且不會降低剛度性能。這也從理論卜證明了減小徑球是主軸軸承的發(fā)展趨勢之一。

軸承剛度隨預緊力的變化

趨勢隨著軸承預緊力的增加，軸承徑向剛度變大，使得主軸系統(tǒng)的加工精度和工作效率有明顯提高，改善了主軸的工作性能。因此，在實際工礦中，在允許的范圍內(nèi)提高預緊力是有重大實際工程意義的。但是，隨著預緊力的增高，軸承溫度增高，軸承生熱也會增加，進而使得主軸系統(tǒng)溫度提高，嚴重影響軸承的工作壽命和主軸的工作性能。因此，在溫升允許的條件下，盡量的提高預緊力是涉及主軸傳動系統(tǒng)需要考慮的一個重要因素。2100433B

采用電阻應變計測量應力的方法，主要有測力螺栓和環(huán)形墊圈兩種形式的測量方式，測力螺栓是直接替換現(xiàn)有螺栓，直接將螺栓預緊力測量出來的傳感器，能準確的測量螺栓的預緊力的大小,可以精確到公斤。尤其更適合大型壓力容器氣密試驗前的螺栓的預緊力的檢測。

預緊可以提高螺栓連接的可靠性、防松能力和螺栓的疲勞強度，增強連接的緊密性和剛性。事實上，大量的試驗和使用經(jīng)驗證明：較高的預緊力對連接的可靠性和被連接的壽命都是有益的，特別對有密封要求的連接更為必要。當然，俗話說得好，“物極必反”，過高的預緊力，如若控制不當或者偶然過載，也常會導致連接的失效。因此，準確確定螺栓的預緊力是非常重要的。