高强度螺栓的预紧力及疲劳寿命.pdf

第 19 卷第 3 期 湖 　北 　工 　学 　院 　学 　报 2004 年 6 月 Vol. 19 No. 3 　Journal of Hubei Polytechnic University Jun. 2004 ( ) [文章编号] 1003 - 4684 2004 高强度螺栓的预紧力及疲劳寿命 朱若燕 , 李厚民 (湖北工学院机械工程学院 , 湖北 武汉 430068) [摘 　要] 分析了工程上常用的高强度螺栓的疲劳寿命与施加的预紧力之间的关系 ,找出施加预紧力的最佳 范围. [ 关键词] 高强螺栓 ; 联接件 ; 预紧力 ; 疲劳寿命 [ 中图分类号] TH114 [文献标识码] : A 　　高强度螺栓是指强度较高使机械或构件尺寸和 f Z , 结果使初始预紧力 FM 减少了 FZ (见图 2 (b) ) . 结构能减小或简化的螺栓 ,其抗拉强度一般在 700 MPa 以上. 有时也将抗拉强度达到 900 MPa 的才称 为高强度螺栓. 由于高强度螺栓能大量生产,质量稳 定 ,有足够的强度和韧性 ,材料费用较便宜 ,在经济 上较为合理 ,所以 ,工程应用很广泛[1 ] . 高强度螺栓联接是由单个或多个联接两个或更 多零件的一个可分开的被联接体. 螺栓及其所受的 载荷必须能够确定 , 以便产生的连接能够充分满足 预定的功能并承受工作载荷. 螺栓联接在装配时都 必须拧紧 ,并施加预紧力. 预紧的目的在于增加联接 的可靠性和紧密性. 在轴承盖的联接中 ,若承受往复 活塞发动机的振动 ,这种螺栓的预紧力必须调整得 更高 , 以保证在其内力作用下不会出现结合面单侧 分离或打滑 ,这两种都会由于螺栓联接的自动卸开 或疲劳失效而引起破坏. 所以预紧力施加的范围会 直接影响到螺栓联接的强度和寿命 ,本文就分析预 紧力与强度的关系 ,进而找出能够提高高强度螺栓 [2 \ 〗 疲劳寿命的最佳预紧力范围 . 1 　预紧力计算 1. 1 　受力分析 在图 1 所示的装配过程中 ,螺栓受预紧力 FM 后发生弹性伸长f S M , 同时被夹紧零件压紧在一起, 压缩变形 f PM ,如图 2 (a) 完成装配后 , 由于被联接 在拧紧的过程中 ,承受的初始预紧力 FM 取决 ( 于拧紧方法和条件, 分散值在 FM min 和 FM max 之间 , 件的粗糙表面出现嵌入现象 尤其是在交变载荷作 ( ) ) 如图 2 c 所示. 用下 ,弹性伸长变量 f S M + f PM 减少了一个嵌入量 [ 收稿日期] 2004 - 03 - 01 ( ) [作者简介] 朱若燕 1956 - , 女 , 江西泰和人 ,湖北工学院副教授 , 研究方向 :疲劳强度. 136 湖 　北 　工 　学 　院 　学 　报 　　　　　　　　　　　　2004 年第 3 期 　 α ( ) A = FM max/ FM min . 1 式中 α 为分散因素的测量值是拧紧系数. 2 　预紧力与寿命的关系 A 如果是用 FM min 夹紧某一连接件, 并且由于出 现嵌入情况而发生 FM min 减少了 FZ , 在最坏的情况 如图 4