螺栓預緊力就是在擰螺栓過程中擰緊力矩作用下的螺栓與被聯接件之間產生的沿螺栓軸心線方向的預緊力。對於乙個特定的螺栓而言，其預緊力的大小與螺栓的擰緊力矩、螺栓與螺母之間的摩擦力、螺母與被聯接件之間的摩擦力相關。
預緊可以提高螺栓連線的可靠性、防鬆能力和螺栓的疲勞強度，增強連線的緊密性和剛性。事實上，大量的試驗和使用經驗證明：較高的預緊力對連線的可靠性和被連線的壽命都是有益的，特別對有密封要求的連線更為必要。當然，俗話說得好，「物極必反」，過高的預緊力，如若控制不當或者偶然過載，也常會導致連線的失效。因此，準確確定螺栓的預緊力是非常重要的。
問題：怎麼通過扭矩計算螺栓預緊力？
本帖提供兩張方法：國外計算方法和國內計算方法。
1.國內計算方法。
預緊力矩mt=k×p0×d×0.001 n.m
k:擰緊力係數 --d：螺紋公稱直徑 mm
p0：預緊力 n
p0=σ0×as as也可由下面表查出
as=π×ds×ds/4 ds:螺紋部分危險剖面的計算直徑
ds=(d2+d3)/2
d3= d1-h/6 h：螺紋牙的公稱工作高度
σ0 =(0.5～0.7)σs
σs――――螺栓材料的屈服極限n/mm2 (與強度等級相關，材質決定)，
k值查表：(k值計算公式略)
σs查表：
as查表：
法蘭連線中螺栓預緊力及墊片密封性的研究 對壓力管道法蘭連線中螺栓的受力、預緊力的計算方法進行了分析,研究了墊片的密封效能,包括基本密封特性、壓力-回彈特性、墊片的厚度和寬度效應。得出了法蘭連線時,連線點的洩漏與螺栓預緊力、密封面狀態、使用工況、墊片等有關的結論。
2.國外計算方法。
螺栓的預緊力，也稱為預緊力或預應力，來自安裝螺栓時施加的安裝扭矩t。螺栓螺紋螺旋的傾斜平面將扭矩轉換為螺栓預緊力。螺栓預緊力計算如下。
p i = t /(kd) (式1)
其中p i =螺栓預緊力(在shigley中稱為f i)。t =螺栓安裝扭矩。k =扭矩係數。d =螺栓公稱柄直徑(即螺栓公稱尺寸)。
扭矩係數k是螺紋幾何形狀，螺紋摩擦係數m t和套環摩擦係數m c 的函式。查詢k以查詢特定的螺紋介面和軸環(螺栓頭或螺母環)介面材料，表面狀況和潤滑劑(如果有)。(「螺釘的扭矩規格」，shigley，以及其他各種**都討論了各種k值估算。)如果您無法從可靠的參考文獻或特定介面的**中找到k或從中獲得k，那麼您需要進行研究以嘗試找到係數特定介面的摩擦係數，然後使用下面列出的以下兩個公式之一自己計算k(shigley，機械工程設計 ，第5版，mcgraw-hill，1989，第2 346，等式。8-19，和mil-hdbk-60，1990，第sect。第100.5.1頁。等式26 100.5.1)，後者要簡單得多。
k = / d (等式2)
k = / d (等式3)
其中d =螺栓的名義柄直徑。p =螺距(每個螺紋的螺栓縱向距離)。a =螺紋輪廓角= 60°(對於m，mj，un，unr和unj螺紋輪廓)。b =螺紋輪廓半形= 60°/ 2 = 30°。tan l =螺紋螺旋角tan = p /(p d p)。d p =螺栓螺距直徑。m t =螺紋摩擦係數。m c =軸環摩擦係數。
d和p可以從螺栓表(例如standard metric和usa bolt shank dimensions)獲得。
等式中的三個術語。圖3是由於(1)螺紋螺旋斜面法向力，(2)螺紋螺旋斜面切線(螺紋摩擦)力和(3)螺栓頭或螺母墊圈面的摩擦力引起的轉矩阻力的軸向載荷分量(係數)，分別。
但是，無論您是查詢參考中的k還是自己計算，工程師都必須理解，使用理論方程式和k的典型值以及摩擦係數僅能得出預緊力估算值。發布的表中的摩擦係數資料相差很大，通常很脆弱，並且通常不特定於您的特定介面組合和潤滑劑。諸如未確認的表面狀態變化和內螺紋中的髒汙之類的東西可能會使結果產生偏差，並產生錯誤的預緊指示。
工程師和技術人員必須了解，發布的k值適用於完全清潔的介面和潤滑劑(如果有)。例如，如果鍍鋅鋼的k = 0.22的「乾式」安裝緊韌體的螺紋不乾淨，則可能導致k增大到0.32或更高。還應注意，在將扭矩施加到螺母時，應使用公開的k值。如果從螺栓頭讀取扭矩，則k值將與緊韌體長度和裝配執行扭矩有關。
乙個人應該用精確的小型扭矩扳手測量螺母或元件的「執行」扭矩。(「執行」扭矩，也稱為主要扭矩，定義為當所有螺紋完全嚙合，緊韌體處於活動狀態且墊圈表面尚未接觸時的扭矩。)唯一產生螺栓預緊力的扭矩是您施加的扭矩高於執行扭矩。
以下是一些需要注意的事情。螺栓強度s p是螺栓材料在不發生永久變形的情況下可以承受的最大拉伸應力。公布的螺栓屈服強度在室溫下確定。熱量會降低緊韌體的屈服強度(和屈服強度)。尤其是在緊急情況下，除非確定緊韌體從未屈服，否則永遠不要重複使用緊韌體。
如果需要比上述更精確的螺栓預緊力解決方案，則必須測量特定的組合和潤滑劑，而不是進行計算。測量方法通常涉及到，耗時且昂貴，並且超出了本文的範圍。但是，測試特定組合和潤滑劑的最簡單，最便宜的方法之一可能是用千分尺測量安裝的緊韌體，如果可能的話，按照shigley，op。如下計算扭矩係數k。cit。，第 345段。2。
k = tl /(ea delta d) (等式4)
其中t =螺栓安裝扭矩，l =螺栓抓握長度，e =螺栓彈性模量，a =螺栓橫截面積，d =螺栓標稱柄直徑，delta =測得的螺栓伸長率(以長度為單位)。
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