关于螺栓扭矩计算的问题

dengbo1987

我想请教各位一个在实际工作中遇到的问题，如附件所示。   现在我要通过M20的螺栓（图中的9）给碟簧施加一个120KN的力，但是我不知道扭矩扳手具体要打多少扭矩。请指教，谢谢！（在线等）
* O$ v, R- I. a% k   注：图中的5是标尺螺钉，只与碟簧上的盖板有连接。
   希望能给出具体的计算公式，或者具体的出处也行。
" D( M5 v' F- J
6 t* V% u& _2 a9 d! @6 c% M
. r( D3 ~7 Z9 b) S" v, v# _再补充一个问题：假如要校核螺栓与缸体连接处的钢板厚度，怎么校核？

dengbo1987

没人答。。。

gaoyns

扭矩T计算： T=Qtan（φ+ρv）d2/2
% k3 I6 e# k, k8 {3 J' P) v, p+ Q式中：Q=120kN ；φ—螺纹的螺旋角；  ρv—当量摩擦角；d2—螺纹中径。

dengbo1987

* ]" E! a5 ?7 u! c, z" d6 P
3# gaoyns
同一螺纹的螺旋角加螺旋升角=90°  您这边所说的螺旋角是不是就是指这个，我的螺旋升角算出来是2.5°。
; p& d8 n$ |6 E4 e7 u6 ]+ ^还有当量摩擦系数的确定问题：当量摩擦系数fv = f / cosβ；f——摩擦系数我查出来是0.15（钢与钢的接触），牙侧角β=α/2，（α为60°），当量摩擦系数可否这样确定，然后再确定当量摩擦角？

gaoyns

4# dengbo1987
* U8 e, k/ ^8 F  K8 k7 W
. G) j, ?- q4 E; w! ?; N1 o% M6 f中径圆柱面上的螺旋角φ：tanφ=P/（πd2）=2.5/(3.1416×18.376)    φ=2.48°
0 d: g, j" M: T2 ^+ l  j当量磨擦角ρv就是这样算得的：当量摩擦系数fv = f / cosβ=0.15/cos30°=0.173     ρv=arc tan 0.173 =9.8°   
代入3楼的公式就可求出所需的扭矩T。

dengbo1987

5# gaoyns
能具体说下您这个公式的出处么，我算了一下，只有224.4NM，这个，貌似太小了吧。

gaoyns

6# dengbo1987
  u* N2 {2 S* Y7 K- q; U" H) l1  公式出处：
    机械原理和机械零件
( S5 a' H. R1 B; k+ n7 A2  计算结果应当是240 N•m，这个力矩不算小了。240 N•m=24 kgf•m，用柄长500mm的扳手，要用48kgf的力，一个人拧紧时要用全身的力气。

dengbo1987

7# gaoyns
非常感谢您的解答！

dengbo1987

7# gaoyns
不好意思，我那图下面还有个问题的：假如要校核螺栓与缸体连接处的钢板厚度，怎么校核？

gaoyns

  b* f3 J& _, `7 a1 T2 y+ q0 e( k
8 e" F9 \( [$ m( N) ^6 G3 V( [* P9# dengbo1987
9 b) Y6 t' r9 j, e$ Y6 g此盖板可用平板应力计算来校核。根椐联接结构和受力情况选择计算公式进行校核，详见化学工业出版社《机械设计手册》第五版 第1卷
2 l4 I% x) A. D  ]4 {矩形平板 见 P1-160～161
  n  T" y- F1 g! d/ ]/ V圆形平板 见 P1-162～165

dengbo1987

( e6 t+ f9 D  D' F. v
3 U" V- r% ?; C6 @, j10# gaoyns
9 b4 O! {$ ~% t# R" D: H4 G6 \, Y谢谢，假如我铸件的厚度小一点就好用了。不过我这厚度有21mm，装碟簧的那个圆孔直径为91，机械手册中所用表中公式的前提条件为h≤0.2b，（h为厚度，b为小边）。无论是b是直径还是半径都不满足使用表中公式的条件。手册中又没有具体指出。请指教。另外，这个b到底是指直径还是半径呢？谢谢！
另外，这个表格中的公式只是计算挠度和圆周应力，但是对于缸体厚度的校核却没有，这个怎么校核呢，谢谢！我的工况是周界固定，载荷均布在中心半径为r的圆面积上。不吝赐教！谢谢！

gaoyns

11# dengbo1987
圆形平板周界固定，载荷均布在半径为R的圆面积上，厚度为h，应用如下截图中的公式计算中心应力σ（因中心应力最大）：
σ=0.49 q (R/h)^2 ≤ [σ]
; Y9 u3 f, A+ _& F" E3 L计算出的中心应力σ如果小于或等于材料的许用应力 [σ]，这个厚度h满足强度要求，如果应力σ远小于许应力，可减小厚度，反之则需增加厚度。

dengbo1987

12# gaoyns
9 M( |% W5 X  e4 b  o谢谢！依然是这张图，要校核标号9螺栓的强度，规格是10.9级的M20的螺栓。通过力矩扳手旋紧螺栓，从而对碟簧施加一个120KN的力，反过来碟簧对螺栓也有一个向上的压力。
我是用松螺栓连接的公式来校核该螺栓的，用紧螺栓校核M20大小的就不满足，但总觉得不对。我用松螺栓的理由是：因为这个制动器在工作时才要旋紧螺栓，在装配之前是没有预紧力的。也就是说，120KN的力是工作压力。
: P* W# j& J3 @! y不知道我这种想法对不对，假如不对麻烦帮我更正下。这个M20的到底合不合格？

gaoyns

13# dengbo1987
2 `( O' c8 e" S1 L  t# `3 s螺栓强度校核用简单应力校核公式就可以了，即：σ=F/A≤[σ]   式中F螺栓受的压力，A为螺栓受力面积，[σ]为螺栓材料的许用应力。
2 {4 b; r! X# r  M螺栓受的压应力为：σ=12000kgf/2.3478cm^2=5111 kgf/cm^2=511.1MPa   
应力太大了，不满足要求，需增大螺栓直径来解决。最后此应力小于或等于材料的许用应力就满足要求了。
% A) i. s3 v, A; ?大约需用M30的螺栓。

dengbo1987

+ d! r5 ?" L" `7 ?14# gaoyns
假如用M30螺栓的话，那么螺栓两侧的标尺螺钉（5）就没有地方装了，。这个问题怎么解决呢？

dengbo1987

没人解决。。。。

gaoyns

16# dengbo1987
这一问题在设计时就应考虑到，应先计算后设计，所有问题统一考虑。现在只有三个方法，一是降低螺栓负荷，若不行只能是增大螺栓受力截面，再就是用强度更大的材料。别的还有什么办法，还是重新设计为好。

dengbo1987

gaoyns 发表于 2012-6-29 17:14 static/image/common/back.gif
16# dengbo1987  
" F1 j( h! u; @# ^  k这一问题在设计时就应考虑到，应先计算后设计，所有问题统一考虑。现在只有三个方法，一 ...

第一种方法肯定不行，第二种增大螺栓受力截面是不是指增大螺栓直径？
$ ?7 }: h. w3 f, c  e. _$ j另外还想请教一个问题：螺栓9与之相连的缸体内螺纹处要不要进行热处理？盖板4的材料是45钢，查了下抗拉强度只有600MPa，远低于10.9级螺栓。假如要进行热处理，是用什么处理方式比较好，谢谢！

gaoyns

增大螺栓受力截面就是指增大螺栓直径，缸盖需要进行调质热处理，以增大强度和强度。

dengbo1987

gaoyns 发表于 2012-6-27 08:40 static/image/common/back.gif
13# dengbo1987  
+ s! x; }- l! G  q& s$ e6 `螺栓强度校核用简单应力校核公式就可以了，即：σ=F/A≤[σ]   式中F螺栓受的压力，A为 ...

" l2 h/ ^6 j8 x, w那我采用12.9级的螺栓，其强度极限1200MPa，安全系数2，那么也是＞511.1MPa的，这样对不对？这里是静载荷。