采用铰制孔用螺栓时,在转矩T的作用下,各螺栓受到剪切和挤压作用,各螺栓所受的横向工作剪力和各该螺栓轴线到螺栓组对称中心O的连线(即力臂r。)相垂直(图b)。为了求得各螺栓的工作剪力的大小,计算时假定底板为刚体,受载后接合面仍保持为平面。则各螺栓的剪切变形量与各该螺栓轴线到螺栓组对称中心O的距离成正比。即距螺栓组对称中心O越远,螺栓的剪切变形量越大。如果各螺栓的剪切刚度相同,则螺栓的剪切变形量越大时,其所受的工作剪力也越大。如图b所示,用ri、rmax分别表示第i个螺栓和受力最大螺栓的轴线到螺栓组对称中心O的距离;Fi、Fmax。分别表示第i个螺栓和受力最大螺栓的工作剪力,则得
【5-26】
根据作用在底板上的力矩平衡的条件得
即 . 【5-27】
联解式(5-26)及(5-27),可求得受力最大的螺栓的工作剪力为
【5-28】
图所示的凸缘联轴器,是承受转矩的螺栓组联接的典型部件。各螺栓的受力根据
r1=r2=…=rz的关系以及螺栓联接的类型,分别代人式(5-25)或(5-28)即可求得。
3).受轴向载荷的螺栓组联
接 回首部
下图为一受轴向总载荷F?的汽缸盖螺栓组联接。F?的作用线与螺栓轴线平行,并通过螺栓组的对称中心O。计算时,认为各螺栓平均受载,则每个螺栓所受的轴向工作载荷为
图:受轴向载荷的螺栓组联接
4).受倾覆力矩的螺栓组联接 回首部
下图
a为一受倾覆力矩的底板螺栓组联接。倾覆力矩M作用在通过x-x轴并垂直于联
接接合面的对称平面内。底板承受倾覆力矩前,由于螺栓已拧紧,螺栓受预紧力Qp,有均匀的伸长;地基在各螺栓的Qp作用下.有均匀的压缩,如图b所示。当底板受到倾覆力矩作用后,它绕轴线O—O倾转一个角度,假定仍保持为平面。此时,在轴线O-O左侧,地基被放松,螺栓被进一步拉伸,在右侧,螺栓被放松,地基被进一步压缩。底板的受力情况如图c所示。
图:受倾覆力矩的螺栓组联接
联接接合面材料的许用挤压应力[σ]p,可查下表。 表:联接接合面材料的许用挤压应力[σ]p
注:
l)σs为材料屈服权限,MPa; σB为材料强度极限,MPa。 2)当联接接合面的材料不同时,应按强度较弱者选取。
3)联接承受载荷时,[σ]p应取表中较大值;承受变载荷时,则应取较小值
计算受倾覆力矩的螺栓组的强度时,首先由预紧力Qp、最大工作载荷Fmax确定受力最大的螺栓的总拉力Q,由式(5-18)得
【5-38】
然后接式(5-19)进行强度计算。
确定螺栓直径 回首部
首先选择螺栓材料,确定其性能等级,查出其材料的屈服极限,并查出安全系数,计算出螺栓材料的许用应力[σ]= σs/S。 根据以下公式计算螺纹小径d1:
最后按螺纹标准,选用螺纹公称直径。 螺纹联接件的材料
适合制造螺纹联接件的材料品种很多,常用材料有低碳钢Q215、10号钢和中碳钢Q235、35、45号钢。对于承受冲击、振动或变载荷的螺纹联接件,可采用低合金钢、合金钢,如15Cr、40Cr、30CrMnsi等。对于特殊用途(如防锈蚀、防磁、导电或耐高温等)的螺纹联接件,可采用特种钢或铜合金、铝合金等。
表:螺栓的性能等级(摘自 GB 3098.1-82)
注:规定性能等级的螺栓、螺母在图纸中只标出性能等级,不应标出材料牌号。 表:螺母的性能等级(摘自GB 3098.2-82)
4.校核螺栓组联接接合面的工作能力,是根据实际情况,对螺栓进行强度校核。
5.校核螺栓所需的预紧力。采用公式为: 碳素钢螺栓 合金钢螺栓 式中:
?s——螺栓材料的屈服极限; A1——螺栓危险截面的面积。