拧紧微课堂｜浅谈螺栓连接的设计流程

浅谈螺栓连接的设计流程

为何要做螺栓连接设计？

在十九世纪的工业化浪潮下，装配工艺蓬勃发展。螺栓连接作为一种经济高效的连接方式，被行业广泛认可。

螺栓连接也是整个系统中的薄弱环节，不合格的设计会导致装配不合格，甚至导致安全事故。因此行业提出要用系统的方法来设计螺栓连接。

设计标准

VDI2230

基于从1960年代就开始的研究，德国工程师协会(VDI)发布了 VDI2230：高负荷连接的系统计算方法。VDI给出的是单螺拴连接的分析指导。由多个螺拴组成的连接，负荷首先要被分配，使每个螺拴上的负荷确定下来。

VDI指导设计出能够满足负荷需求的最小的螺拴。

螺栓连接有几个基本要求，我们在第一节课中已经为大家讲解过。

螺栓在使用过程中受到轴向、切向负载，还会受到震动、腐蚀等因素的影响，从而导致螺栓失效。螺栓常见的失效模式有：过载、过高的承压应力、夹紧力不足、疲劳、滑扣等等。

螺栓连接的系统设计

根据VDI2230，螺栓连接的系统设计总共分为14步

其中，R0-R2属于”输入“模块，R3-R6属于”定值“模块，R7到R13属于”校验“模块。

这3个模块中的每个步骤，都需要计算和验证。我们选取几个步骤进行简要说明。

R2 决定最小夹紧力

最小夹紧力有如下几个重要因素要考虑：

— 需要摩擦来对抗剪切力

— 密封介质（如使用垫圈）

— 防止接合面分开

R4 设置预加负荷损失

工件之间会互相嵌入，而且不同的工件之间的热膨胀特性也不尽相同，螺拴预加负荷可能会损失。

R9 确定交变应力

螺栓在工作时会产生金属疲劳、失效甚至断裂。此步会将螺栓的交变应力与螺栓的疲劳强度进行比较，确保螺栓有足够的安全系数

R10 校验表面压力

此步骤是为了防止工件压溃。螺栓/螺母面下的抗压应力是根据连接材料的最大允许表面压力测定和比较得出的，这个值通常是上述连接材料的屈服强度

R13 确定拧紧力矩

使用最小的摩擦系数，确保不会发生过拧。

至此，螺栓连接初步设计已经完成！

来源：工控天下