螺栓的最大拉伸应力:

σ1=F0/As=13490.296/(225.194*10-6m2)=59.904MPa;

扭切应力:

 

;                                 (3-9)

 

根据第四强度理论,螺栓在预紧状态下的计算应力:

                                    (3-10)

=1.3*59.904MPa=77.875MPa;

表3-4预紧连接的螺栓安全系数S

材料种类 静载荷 动载荷

M6-M16 M16-M30 M30-M60 M6-M16 M16-M30 M30-M60

碳钢 4~3 3~2 2~1.3 10~6.5 6.5 10~6.5

合金钢 5~4 4~2.5 2.5 7.5~5 5 7.5~6

根据表3-4取S=4;

螺栓的许用应力[σ]= 640/4=160MPa;

强度条件:

;                                   (3-11)

=77.875MPa160MPa;

3.2.3考虑轴向力作用,螺纹牙根部的强度计算

a)螺纹副抗挤压计算;

把螺纹牙展直后相当于一根悬臂梁,抗挤压是指公、母螺纹牙之间的挤压应力不应超过许用挤压应力,否则便会产生挤压破坏。设轴向力为F,相旋合螺纹圈数为z,则验算计算式为:

;                                       (3-12)

且;

若取,则有;

式中:

:许用挤压应力,=160MPa;

z:结合圈数,无量纲,z=H/P=18/2.5=7.2,H=18为螺母高度; 

13490.296/(π*18.376*2.165*7)=14.991MPa≤=160MPa;

b)螺纹牙根部的剪切强度计算;

强度条件 :

 ;                                 (3-13)

:许用剪应力,单位MPa,对于材质为钢,一般可以取,

所以=160MPa*0.6=96MPa;

F=F0=13490.296N;

d3=d1-h/6=16.933mm;

b=2.5mm;

τ=13490.296/(π*16.933*2.5*7)

=13.794MPa≤=96MPa;

c)螺纹牙根部的弯曲强度校核计算式为;

强度条件:

;                                     (3-14)

:螺纹牙的许用弯曲应力, =200MPa;

σb=3h/3.14*d3*7*b2

=3*13490.296*2.165/3.14*16.933*7*2.5*2.5

=35.839 Mpa≤=200MPa;

3.2.4

以上螺栓的强度校核是在法兰上使用12个圆周均布的螺栓连接的情况下进行的,通过计算发现当在法兰上使用12个这种规格的螺栓时,螺栓强度远远满足强度要求,实际上通过计算可以知道当采用8个甚至6个螺栓时每个螺栓的连接强度也是能够满足强度要求的。但是考虑到工作压强较大及密封的可靠性,还是选用12个螺栓(螺栓数量因为4的倍数)。为了使预紧连接主要受轴向载荷的螺栓强度校核方便快捷,特意编制了普通三角粗牙螺纹连接强度校核程序,计算界面如下所示。

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