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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 , B/ m, r' }6 ~( l3 j# e0 J# Z" J

! B- m! ]4 {& _0 e9 @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）
$ Z7 U5 p) E+ q" E; m5 k* \) ^# h  B, N: p2 i: c5 m
然后再看一下秦大同版 現在機械設計手冊（后兩個圖片）
' |$ `) p4 p, M) @5 I& I% q  上面就是現在兩種機械手冊的計算簡單分析一下兩者' K. Q7 t6 M% V, G; c
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。
/ n2 f8 O% s* o: {; |5 ^# ?2.不同點：
+ l8 r' d; D6 _, O    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！
; W/ \1 R# f" n    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？
! t5 R/ m, e6 `    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？; O5 S. ?, m% q" o9 d
3.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）4 ~* O3 X! Z: L+ C) h! l
    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 a2 e: R& q. W
    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
5 K8 ~1 B+ z  B9 ?+ O# x& [" d    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。  e, a( i" `* r* B% d0 O: G- `
5 k2 I( N2 w  {* Z! h
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作者: pengjc2001    時間: 2017-3-27 14:30
本帖最后由 pengjc2001 于 2017-3-27 14:45 編輯 . y( T  O5 V2 n+ s
+ r- q% A' S) `
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。" z; m) t. F( K/ c
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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
8 c8 a6 ^5 I/ y- \: A( C* U8 C9 f8 V- _4 c! D

8 X- W& w! @2 [1 D$ n1 B+ }% ~' b
作者: xxjjqq414    時間: 2017-3-27 14:45
本帖最后由 xxjjqq414 于 2017-3-27 14:51 編輯
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pengjc2001 發表于 2017-3-27 14:30
# V) m6 l0 R. Y3 R' l, r8 N! B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 ...
, B; f7 Q! z# N8 r& y5 t
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？8 i, v6 G0 q/ x" B
      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？
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作者: pengjc2001    時間: 2017-3-27 14:48
xxjjqq414 發表于 2017-3-27 14:45
5 T- c# c9 [/ @3 ^8 K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 ...
. _4 K% b9 v- y. K0 c5 l- F
看你的設備設計是經濟性優先，還是安全性優先了吧。
7 o9 C: h) n2 l: E7 ?. w2 N
作者: xxjjqq414    時間: 2017-3-27 14:53
pengjc2001 發表于 2017-3-27 14:48
" m7 a+ \9 z) T0 o/ A看你的設備設計是經濟性優先，還是安全性優先了吧。
! n# u  c* ^  q& h
這兩者相差大了
( A' G+ q; E( d% _
作者: pengjc2001    時間: 2017-3-27 14:54
不知你們用不用這種數據9 V$ I0 v% J1 d8 k
這個表的來源就是 圖3方式
" m1 w1 L8 {; {* D! l# R' `' p
作者: xxjjqq414    時間: 2017-3-27 14:57
本帖最后由 xxjjqq414 于 2017-3-27 14:58 編輯
3 W9 i" s5 \: a0 N5 E3 r
pengjc2001 發表于 2017-3-27 14:54
; v3 F( Z) J- t5 y不知你們用不用這種數據
3 \( f0 G) \" M$ o; D0 ]5 g這個表的來源就是 圖3方式

" p& C+ K- [- Q8 l8 m' J$ a( @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
7 O1 B/ C  V1 K; t
作者: pengjc2001    時間: 2017-3-27 14:59
xxjjqq414 發表于 2017-3-27 14:57
) C4 \; i, X6 P3 o" \5 V3 c這個估計全世界都差不多！
! \( o6 k/ g: I+ G0 H
既然都用這個表了， 那你肯定在用 第二種方法了。 8 R) K% }# w6 f" [: E
- @0 A& T( c( h4 i- D# ?: `) l
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。
' E6 c0 T% X6 X# W& d
作者: xxjjqq414    時間: 2017-3-27 15:03
pengjc2001 發表于 2017-3-27 14:59& d6 x/ D, s: B
既然都用這個表了， 那你肯定在用 第二種方法了。 6 U- h, K+ T+ e+ w

- ^  `) R. L+ e1 \+ M你算出了合適的螺栓大小，   然后載荷通過這種 ...
) ]9 b$ O& `, ]% F+ x* s+ p# z, V- V; v
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！
6 m& Y3 z5 D) ]! R% }) C; V
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：
4 _, P1 }1 D! p# {% `% u預緊力矩Mt=K×P0×d×0.001 N.m
- ?* z; Y# r7 G8 P4 Z　　K:擰緊力系數 d：螺紋公稱直徑
; T. h! e! m. s% q　　P0：預緊力
* q; `: p0 ~( u' V. C% F( d4 }8 \　　P0=σ0×As As也可由下面表查出
5 K, _9 u7 B% O8 f, w7 s. Y　　As=π×ds×ds/4 ds:螺紋部分危險剖面的計算直徑6 L5 m2 }3 j" a" _# l" F
　　ds=（d2+d3）/2
& F6 C8 x; p& `2 k2 T+ M　　d3= d1-H/6 H：螺紋牙的公稱工作高度
# z, h; E+ a" h1 N" {　　σ0 =（0.5～0.7）σs5 M8 r: f) x; _# w" i; Y: K* M! i
　　σs――――螺栓材料的屈服極限N/mm2 （與強度等級相關，材質決定）
  ]( G/ G1 e  L. X3 G. _　　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& O8 |' i4 b  s; Y, B0 ]
之前我們計算螺栓預緊力都是按如下公式來的：, f3 @8 M; c! i% k) i# o
預緊力矩Mt=K×P0×d×0.001 N.m5 ?( k& x. i6 d$ y, C/ U" H& h" l% m: n
　　K:擰緊力系數 d：螺紋 ...

0 e- \$ F* b) b# @% \  V2 Z" D$ mK值來源與 摩擦 和 牙形
6 O& a+ Z: f* P: i
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。
; z7 l, o. Q, D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 ' W( N, _/ \" l" ~! i5 Y
2.3~2.8
作者: xxjjqq414    時間: 2017-3-28 08:40
pengjc2001 發表于 2017-3-27 20:50
, n$ R: c* d4 g. H% 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。6 w- {- N6 N5 ~# k
下圖是實驗手段得到的應力集中系數圖， 及 根據GB ...

6 U% F# U. F; s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？1 T; X3 \0 d; d* X  x( T' z
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；
2 O5 s  j: S: i1 \; ]8 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；
1 R1 Z: Q( P3 B- e# d0 Q$ P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/Q7 t; ?2 p3 O$ T* J; B, y
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# V: W  ?$ `4 x" i! l, m
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。7 ]' q4 Q0 t* c1 m
下圖是實驗手段得到的應力集中系數圖， 及 根據GB ...

) `0 l  c7 m& u# u3 q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。1 E- A( K8 `. w5 i* F9 x2 _) I! x' Y
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；
! u5 n1 f4 n+ i1 X- R) B$ P8.8以上可上浮一點，細牙也可以上浮一點。
. e6 e& t5 b5 V; ~' U
' F  ^& x% G2 x
; l4 _! L3 W! H" ?2 \補充內容 (2017-3-28 11:11):
, V3 f5 c( L1 q1 v6 \1 J4 u+ `* x" s: c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 09:371 `0 x+ Y( O5 o; s, Y3 }1 u1 E
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。2 x& @8 ~, f) k$ J3 M9 G9 c& X% l2 n
疲勞極限好執行的話，粗牙M4-M ...
# q9 g7 Q( y* U) D
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。
; _. i% E6 \$ o- m0 k0 |5 v) w沒注意的話，又會搞暈的。# S+ Q$ q# O, n
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
) ~& d* w$ J) A8 m+ I( z! J預緊力由預緊力的最大值和預緊力的最小值所確定；2 }1 F& G( r* u- }* V' l
預緊力的最大值：在擰緊過程中，螺紋產生拉應力和剪應力 ...

$ Z9 L: c3 ~& `+ l2 r* Q: 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？4 N% B6 K2 B, v8 [, n( E/ x' ]* g+ H* E2 [
作者: qingquan202    時間: 2017-8-22 18:03
xxjjqq414 發表于 2017-3-27 14:53
0 p/ _4 d, f1 ~. j( L$ Z這兩者相差大了
# ?! T- I% E- T: T- K
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？
( \7 d6 p; i  `3 F
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作者: hahacaijixiong    時間: 2017-8-23 08:31
qingquan202 發表于 2017-8-22 17:59
& V$ ^- K4 ^: z, {; n# l" _- J; n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 V! H. F9 E
最大預緊力是指螺栓被擰破壞（屈服）時所產生的預緊力
( J$ y) F9 l% r" B. q
作者: qingquan202    時間: 2017-8-23 09:11
hahacaijixiong 發表于 2017-8-23 08:31
9 ~( F, B# |6 {  H" c7 D9 q最大預緊力是指螺栓被擰破壞（屈服）時所產生的預緊力
9 A, ~2 i1 _! ^3 G0 e; a& q
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。" \- X$ j3 d! s' x
作者: hahacaijixiong    時間: 2017-8-23 16:11
qingquan202 發表于 2017-8-23 09:11
9 m0 ~  `6 r" z9 R1 m  \! {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。

8 D& z2 I, L5 ]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。
; S7 k7 g3 v: |7 I



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