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為什么螺栓擰緊后能提高螺栓的疲勞壽命

發布時間:2019.05.13 瀏覽次數: 
我們都知道重要螺栓連接處,螺栓是需要擰緊的,并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、潤滑涂層,需要施加的螺栓擰緊扭矩也是不一樣的,因為在螺栓設計時,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。為什么加了預緊力之后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. 當螺栓沒有施加預緊力時(僅僅各連接面貼實)

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、撬力形成杠桿平衡力系,螺栓力隨著外力的增加而成比例的增加。

螺栓力隨著外力的增加而上升明顯。

2.當螺栓施加預緊力時

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,連接面間壓力為零,并開始相互分離,在此之前螺栓力變化緩慢,此后拉力、螺栓力、撬力形成杠桿平衡力系,螺栓力隨著外力的增加而成比例的增加。

當螺栓連接承受0到T的交變載荷時,如果螺栓沒有擰緊,螺栓力變化范圍會很大,而當螺栓按照設計扭矩擰緊后,螺栓連接在同樣的0到T交變載荷作用下時,螺栓力變化范圍相對要小很多,螺栓力變化范圍對螺栓的疲勞壽命影響很大,螺栓應力變化范圍越小,疲勞壽命越長,而為了很好地減低螺栓力變化范圍,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。同時為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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