浅析非标准截面形状受拉紧螺栓拧紧力矩的计算

代丽丽，邹蒙

（中国直升机设计研究所，江西 景德镇 333000）

1 前言

确定合适的螺栓拧紧力矩可以起到提高螺纹连接可靠性、改善装配件疲劳特性和保证不同装配体之间的连接紧密性等作用。拧紧力矩过小，可能会导致连接失效、结构间错误，严重得甚至导致结构解体；拧紧力矩过大，则螺栓在受载过程中可能会被拉断。因此，对于紧螺栓连接方式，螺栓要选择合适的拧紧力矩，现有的普通实心螺栓可以查询航标得到拧紧力矩数值，但对于截面形状存在变化且空腔的螺栓，尚无标准可查，应从理论上找出预紧力和拧紧力矩之间的关系。

2 最小预紧力

螺栓的总拉力F2=残余预紧力F1+工作拉力F，为使连接可靠，受力后装配面之间没有缝隙，应使F1＞0。

推荐采用的F1为：

有密封要求的连接，F1=(1.5～1.8)F；对于一般连接，受载稳定时，F1=(0.2～0.6)F；受载不稳定时，F1=(0.6～1.0)F；地脚螺栓连接，F1＞＞F。

2.1 螺栓刚度的确定

2.2 被连接件刚度的确定

式中，dn为螺栓头直径（当螺栓头与螺母直径不同时取二者平均值，螺栓头平均直径=六边形外接圆直径和内切圆直径之平均值）；L为被连接件厚度；d1为螺栓边距。

图1 被连接件有效直径

3 最大预紧力

4 拧紧力矩

5 实例计算

图2 非标准截面形状受拉紧螺栓几何参数

5.1 最小预紧力

5.2 最大预紧力

5.3 拧紧力矩

螺纹上升角α=2.48°，螺纹摩擦角ρ=11.31°；查表1，f,μ=0.2。

表1 摩擦系数

6 结语

通过计算发现，螺栓最大拧紧力矩仅与紧固件自身的材料性能、几何参数及摩擦接触面有关，与被连接结构件没有关系；螺栓最小拧紧力矩与紧固件、被连接件、工作拉力、工作环境均有关系。当螺栓具有非标准截面形状时，不能通过查询航标得出其拧紧力矩范围，而应经理论计算分析得出其最大最小拧紧力矩，航标仅适用于实心螺栓且具有标准螺纹的情况。