法蘭螺栓連接中螺栓預(yù)緊力的計(jì)算和控制方法分析

《法蘭螺栓連接中螺栓預(yù)緊力的計(jì)算和控制方法分析》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫(kù)。

1、法蘭螺栓連接中螺栓預(yù)緊力的計(jì)算和控制方法分析周坤，劉美紅（昆明理工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，云南昆明６５００９３）摘要：法蘭聯(lián)接的螺栓預(yù)緊是保證法蘭聯(lián)接點(diǎn)不發(fā)生泄漏的重要環(huán)節(jié)之一。本文通過(guò)分析計(jì)算給出了計(jì)算預(yù)緊力的通用公式，經(jīng)過(guò)對(duì)２種控制預(yù)緊力的方法分析比較后，得出螺栓伸長(zhǎng)法最適用于法蘭螺栓連接系統(tǒng)的預(yù)緊力控制。關(guān)鍵詞：預(yù)緊力；控制方法；螺栓伸長(zhǎng)法中圖分類號(hào)：ＴＨ１３１．３文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ＡＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＭｅｔｈｏｄｓｏｆｔｈｅＢｏｌｔＰｒｅｌｏａｄｉｎｔｈｅＦｌａｎｇｅＢｏｌｔｓＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＺＨＯＵ

2、Ｋｕｎ，ＬＩＵＭｅｉｈｏｎｇ（ＦａｃｕｌｔｙｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＫｕｎｍｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｋｕｎｍｉｎｇ６５００９３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｂｏｌｔｐｒｅｌｏａｄｉｎｔｈｅｆｌａｎｇｅｂｏｌｔｓｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓｈｏｕｌｄｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｔｈａｔｔｈｅｒｅｉｓｎｏｌｅａｋｏｃｃｕｒｓｔｈｒｏｕｇｈｆｌａｎｇｅｊｏｉｎｔｓｄｕｒｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｇｉｖｅｓｔｈｅｇｅｎｅｒａｌｆ

3、ｏｒｍｕｌａｆｏｒｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｐｒｅｌｏａｄｂｙａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｃａｌｃｕｌａ－ｔｉｏｎ．Ｂｙｃｏｍｐａｒｉｎｇｔｈｅｔｗｏｍｅｔｈｏｄｓｏｆｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｐｒｅｌｏａｄ，ｉｔａｒｒｉｖｅｄｔｏｔｈｅｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｔｈａｔｔｈｅｂｏｌｔ－ｓｔｒｅｔｃｈｉｎｇｍｅｔｈｏｄｉｓｉｄｅａｌｆｏｒｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｔｈｅｐｒｅｌｏａｄｉｎｔｈｅｆｌａｎｇｅｂｏｌｔｓｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｐｒｅｌｏａｄ，Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓ，Ｂｏｌｔ－ｓｔｒｅｔｃｈｉｎｇｍｅｔｈｏｄ［３］螺

4、栓法蘭聯(lián)接是壓力容器、石油化工設(shè)備及管所示。道中應(yīng)用極為廣泛的一種可拆式靜密封聯(lián)接結(jié)螺栓擰緊后，螺栓力通過(guò)法蘭面壓緊墊片，墊片［１］構(gòu)。法蘭螺栓連接系統(tǒng)的主要失效形式是泄漏，被壓實(shí)，使壓緊面上的間隙被填滿，為防止介質(zhì)泄漏而螺栓預(yù)緊是保證連接面不發(fā)生泄漏的重要環(huán)節(jié)之達(dá)到了初始的密封條件。螺紋聯(lián)接的預(yù)緊力將對(duì)螺一。在螺栓聯(lián)接中，螺栓在安裝的時(shí)候都必須擰緊，栓的總載荷、聯(lián)接的臨界載荷、抵抗橫向載荷的能力即在聯(lián)接承受工作載荷之前，預(yù)先受到力的作用，這和接合面密封能力等產(chǎn)生影響。個(gè)預(yù)加的作用力稱為預(yù)緊力，預(yù)緊的目的在于增強(qiáng)１．２施加不當(dāng)預(yù)緊力的危害聯(lián)接的

5、可靠性和緊密性，以防止受載后被聯(lián)接件間過(guò)大的預(yù)緊力會(huì)導(dǎo)致螺紋聯(lián)接零件的靜力破［２］出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對(duì)滑移。所以，知道預(yù)緊力的壞、被聯(lián)接件滑移、分離或緊固件的松脫。過(guò)小的預(yù)準(zhǔn)確大小值和擰緊螺母時(shí)控制預(yù)緊力的精度就變得緊力會(huì)導(dǎo)致螺栓疲勞破壞、增大設(shè)備質(zhì)量與成本。尤為重要。本文經(jīng)過(guò)分析、推導(dǎo)，給出了計(jì)算預(yù)緊力所以，預(yù)緊力的大小、準(zhǔn)確度都十分重要，從而使預(yù)的通用公式，對(duì)控制預(yù)緊力的不同方法進(jìn)行了分析緊力的控制成為螺紋聯(lián)接的重要問(wèn)題之一。比較，得出控制法蘭螺栓預(yù)緊力的最適用的方１．３預(yù)緊力的分析計(jì)算法———螺栓伸長(zhǎng)法。在法蘭螺栓聯(lián)接系統(tǒng)中，主要受軸向力和

6、預(yù)緊力的作用，由于螺栓和被聯(lián)接件的彈性變形，螺栓所１螺栓預(yù)緊力的分析和計(jì)算受的總拉力并不等于預(yù)緊力和工作拉力之和。根據(jù)１．１法蘭接頭的結(jié)構(gòu)理論分析，螺栓的總拉力除了和預(yù)緊力Ｑｐ、工作拉法蘭接頭是一種可力Ｆ有關(guān)外，還受到螺栓剛度Ｃｐ及被聯(lián)接件剛度拆卸的裝置，實(shí)際工程中Ｃｍ等因素的影響。因此，應(yīng)從分析螺栓聯(lián)接的受力它需要經(jīng)常拆卸，所以聯(lián)和變形的關(guān)系入手，找出螺栓總拉力的大小。圖２接面密封的可靠性就成［４］是螺栓聯(lián)接受力變形圖。為能使工業(yè)生產(chǎn)正常運(yùn)由圖２可知，圖中的橫坐標(biāo)代表變形，縱坐標(biāo)代行的首要條件。螺栓法表力。螺栓拉伸變形由坐標(biāo)原點(diǎn)向右量起；被聯(lián)

7、接蘭聯(lián)接屬于強(qiáng)制密封，依件壓縮變形由坐標(biāo)原點(diǎn)向左量起。由圖２可知，當(dāng)靠聯(lián)接件通過(guò)被聯(lián)接件聯(lián)接承受工作載荷Ｆ時(shí)，螺栓的總拉力為Ｗｐ，相應(yīng)強(qiáng)制擠壓密封元件使之的總伸長(zhǎng)量為δＬ＋ΔδＦ；被聯(lián)接件的壓縮力等于殘密封。基本結(jié)構(gòu)如圖１圖１螺栓聯(lián)接的法蘭接頭余預(yù)緊力Ｆｐ，相應(yīng)的總壓縮量為Δδ′Ｆ＝δｆ－ΔδＦ?！ぃ玻丁ぁ缎录夹g(shù)新工藝》·數(shù)字技術(shù)與機(jī)械加工工藝裝備２０１０年第８期擰緊螺母時(shí)，要克服螺旋副間的螺紋力矩Ｔ１和螺母支撐面上的摩擦力矩Ｔ２，故擰緊力矩Ｔ＝Ｔ１＋Ｔ２。由理論力學(xué)得到預(yù)緊的螺紋力矩Ｔ１和預(yù)緊力Ｆ的關(guān)系為：Ｔ１＝Ｆｄ２ｔａｎ（ψ＋ρ）／２（３

8、）六角螺母支撐面是外徑為Ｄ１（≈Ｓ）、內(nèi)徑為Ｄ０的圓環(huán)面，對(duì)于非磨合圓環(huán)面，摩擦力矩為：３３）／［３（Ｄ２２）］（４）Ｔ２＝μｎＦ（Ｄ１－Ｄ０１－Ｄ０