螺栓拧紧力矩计算报告new.doc

FP03偏航减速器螺栓拧紧力矩 计算报告 江麓风能技术有限公司 2011年9月 1．螺栓预紧力矩及强度计算 采用普通螺栓时，靠联接预紧后在接合面间产生的摩擦力矩来抵抗转矩T，假设各螺栓的预紧程度相同，即各螺栓的预紧力均为，则各螺栓联接处产生的摩擦力均相等，并假设此摩擦力集中今后作用在螺栓中心处。为阻止接合面发生相对转对，各摩擦力应与各该螺栓的轴线到螺栓组对称中心O的连线相垂直。根据作用在箱体上的力矩平衡及联接强度的重要条件，应有 (1) 其中： (2) 式中： ——可靠性系数； ——接合面间的摩擦因数，此处为钢和铸铁，查手册得=0.2； m——摩擦面的个数，取m=1； z——螺栓个数； ——输出扭矩； ——螺栓轴线所在圆的半径。 利用下式计算出螺栓所受的拉应力以及需要的拧紧力矩。螺栓预紧力状态下的计算应力为: (3) 螺栓的许用拉应力为: (4) 式中：为螺栓的截面积，n为安全系数，取n＝1.34。 同时，螺栓需要的拧紧力矩为： (5) 第一级选用8.8级M10的螺栓，屈服强度=640MPa。可靠性系数一般取1.1~1.3，此处取=1.3；由式（4）可知许用应力；令，由式（3）可知=21326N（其中AS=58mm2）。螺栓个数Z=8，由式（1）可知=26247N,由式（2）可知第一级螺栓可以承受的最大扭矩为=2651Nm（其中r=0.101m）。 第二级选用8.8级M10的螺栓，屈服强度=640MPa。可靠性系数取=1.3；由式（4）可知许用应力；令，由式（3）可知=21326N（其中AS=58mm2）。螺栓个数Z=12，由式（1）可知=39371N,由式（2）可知第二级螺栓可以承受的最大扭矩为=5275Nm（其中r=0.134m）。 第三级选用10.9级M12的螺栓，屈服强度=900MPa。考虑到第三级和第四级采用螺栓连接和弹性圆柱销连接共同作用，此处取靠性系数=1.1；由式（4）可知许用应力；令，由式（3）可知=43576.6N（其中AS=84.3mm2）。螺栓个数Z=12，由式（1）可知=95076N,由式（2）可知第三级螺栓可以承受的最大扭矩为=15972.8Nm（其中r=0.168m）。 第四级选用10.9级M16的螺栓，屈服强度=900MPa。取靠性系数=1.1；由式（4）可知许用应力；令，由式（3）可知=81156.9N（其中AS=157mm2）。螺栓个数Z=18，由式（1）可知=265604.5N,由式（2）可知第四级螺栓可以承受的最大扭矩为=52589.6Nm（其中r=0.198m）。 各级安全系数如下表所示： 项 螺栓规格 螺栓个数 可承受最大扭矩（Nm） 峰值载荷力矩(N.m) 安全系数 第一级 M10 8 2651 529 5.0 第二级 M10 12 5275 3855 1.37 第三级 M12 12 15972.8 23955 0.667 第四级 M16 18 52589.6 98000 0.536 由上表所示，第一级和第二级螺栓完全能满足要求，根据式（5）可知承受峰值载荷需要的拧紧力矩分别为9Nm和32Nm。第三级、第四级不足以抵御峰值载荷的冲击，因此必须采用弹性圆柱销，它们的拧紧力矩可按可承受的最大扭矩计算，根据式（5）可知第三级、第四级的拧紧力矩分别为105Nm和257Nm。 2．弹性圆柱销抗剪强度计算 第三级，第四级采用弹性圆柱销来承受峰值载荷的冲击，在峰值载荷T2=98000Nm时销的抗剪强度必须满足式（6），第三级、第四级载荷校核如下表所示。 （6） 销子规格 销子个数 剪切载荷Ft (KN) 许用剪切载荷(KN) 是否满足要求 第三级 10×50 12 10.1 70.16 是 第四级 14×65 12 41.2 144.7 是 湘电进口齿轮箱螺钉断裂分析 当螺钉预紧载荷产生的摩擦力矩不足以抵御旋转扭矩时，上下箱体相互错动，螺钉螺帽底面承受径向力，使螺钉承受弯矩的作用，最大弯曲应力在箱体结合面处。由于齿轮箱要求经常正反转，当螺钉的预紧载荷太小时，螺钉经常受正反向的弯曲应力，在一定的载荷下且应力循环达到一定次数后（超过）后就会产生疲劳断裂。因此，螺钉拧紧力矩不可太小。