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爲什麽螺栓擰緊後能提高螺栓的疲勞壽命

文章出處:未知 人氣:发表时间:2019-10-21 12:22

我們都知道重要螺栓連接處,螺栓是需要擰緊的,並且這種擰緊是有量化評價指標的,即擰緊扭矩(或者轉角等),不同螺栓在不同應用場合,擰緊扭矩是不一樣的,即使是同一規格的螺栓,不同的廠家、精度、潤滑塗層,需要施加的螺栓擰緊扭矩也是不一樣的,因爲在螺栓設計時,我們想得到的是螺栓的預緊力,擰緊螺栓只是實現螺栓預緊的方法之一,施加預緊力一個重要的目的就是提高螺栓的疲勞壽命。爲什麽加了預緊力之後就會提高螺栓的疲勞壽命呢?

 

首先了解一下影響螺栓疲勞壽命的因素有哪些?材料疲勞強度、螺栓受的交變應力幅值、平均應力、應力循環的頻率。對于相同的特定的應用場合,在不改變螺栓規格的情況下,要想延長螺栓的疲勞壽命,只能是降低交變應力幅值或者降低平均應力。

 

再看看螺栓分別在擰緊和非擰緊情況下,承受相同的外載荷時,螺栓力分別是多少。

 

1. 当螺栓没有施加预紧力时(仅仅各连接面贴实)

 

這種工況下,由于螺栓預緊力很小,當工件受拉力時,工件連接面相互分離,拉力、螺栓力、撬力形成杠杆平衡力系,螺栓力隨著外力的增加而成比例的增加。這種情況下拉力和螺栓力的對應關系如圖2-曲線2.

 

螺栓力隨著外力的增加而上升明顯。

 

1. 当螺栓施加预紧力时

 

這種工況下,由于螺栓預緊力足夠大,當連接面間承受壓力,當工件受拉力時,工件連接面間的壓力開始減小,當拉力達到一定程度時,連接面間壓力爲零,並開始相互分離,在此之前螺栓力變化緩慢,此後拉力、螺栓力、撬力形成杠杆平衡力系,螺栓力隨著外力的增加而成比例的增加。這種情況下拉力和螺栓力的對應關系如圖2-曲線1.

 

從圖上可以看出,當螺栓連接承受0到T的交變載荷時,如果螺栓沒有擰緊,螺栓力變化範圍會很大,而當螺栓按照設計扭矩擰緊後,螺栓連接在同樣的0到T交變載荷作用下時,螺栓力變化範圍相對要小很多,螺栓力變化範圍對螺栓的疲勞壽命影響很大,螺栓應力變化範圍越小,疲勞壽命越長,而爲了很好地減低螺栓力變化範圍,在設計中經常要保證螺栓連接處在承受外載荷時不會分離。同時爲了保證螺栓在極限載荷情況下,螺栓不至于被拉斷,螺栓預緊力不能大于某一特定值,合理的設計螺栓的預緊力,可以使螺栓的材料可利用率最大化。

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