螺栓螺母紧固原理讲解[优质ppt]
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螺栓螺母紧固原理讲解
• 螺栓残余应力 = 预紧力 螺栓在紧固后剩余的应力
a
28
扭矩紧固
▪ 用扭力扳手施加的力矩会转化成三种力：
1. 拉伸螺栓的作用力 +
2. 克服螺栓螺纹摩擦的作用力 +
3. 螺母和连接部件表面摩擦的作用力
a
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扭矩紧固
50% 螺母支撑面的摩擦力
10% 有用的螺栓残余应力 （极端情况，一般为30%)
• 振动 • 温度的循环作用 • 侧向应力(风力, 流量, 压力等等) • 负载的改变
例如: 当一驾吊车在起吊重物时, 在物体刚离 地 和在半空中承受的负载时不一样的
振动
压力
+/- oC
压力
因此螺栓必须被正确的紧固到正确扭矩以承受会使 连接件分离的附加的作用力
侧向应力
a
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螺栓和螺母的作用
定义: 螺栓和螺母的主要作用在于将两件构件用准确的作用力连接
▪ 螺母的对边尺寸可由下面的公式计算为 : (螺栓直径x 1.5) +0.125 例如： 1 1/4” 8UN Bolt (1.25 x 1.5) + 0.125 = 2” A/F
A/F = 对边尺寸
对于 M33 到 M85 的米制尺寸螺栓
螺母的A/F 尺寸 每次增加 5mm :
▪ M33 x 3.5
如果工作载荷超过了此数值会导致螺栓失效并造成部件分 离
a
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螺栓和螺母的工作原理
▪ 螺栓作用类似弹簧
由螺栓连接的部件也类似弹簧
a
12
螺栓和螺母的工作原理
▪ 胡克定律
固体材料受力之后，材料中的应力与应变(单位变形量)之间成线性关系
弹性范围
屈服强度
螺栓螺母紧固原理讲解
影响因素
接触面的粗糙度、润滑条 件以及紧固力大小都会影 响摩擦力的大小。
弹性变形与塑性变形阶段分析
弹性变形阶段
01
在初始紧固阶段，螺栓和螺母主要发生弹性变形，此时卸载后
变形可恢复。
塑性变形阶段
02
随着紧固力的增加，螺栓和螺母逐渐进入塑性变形阶段，此时
卸载后变形不可恢复。
影响因素
03
材料性质、紧固速度以及温度等因素都会影响弹性变形和塑性
变形的程度。Βιβλιοθήκη 预紧力与松弛现象探讨预紧力概念
预紧力是在紧固过程中施加在螺栓上的初始拉力，用于保证连接 的紧密性。
松弛现象
长时间使用后，由于振动、温度变化等因素，螺栓连接可能会出 现松弛现象，导致预紧力下降。
影响因素
材料蠕变、振动幅度、温度波动以及紧固件的松紧程度等都会影 响松弛现象的发生和发展。
04 影响紧固效果因素剖析
紧固件作用
紧固件在机械设备中起到传递载 荷、保持零件间相对位置以及防 止松动等重要作用。
常见紧固件类型与特点
螺栓连接
螺钉连接
由螺栓、螺母和垫圈组成，通过螺栓的旋 转和螺母的锁紧实现紧固，适用于承受较 大载荷和需要经常拆卸的场合。
利用螺钉直接旋入被连接件的螺纹孔中， 实现紧固连接，适用于连接厚度较薄的零 件。
垫圈
指垫在被连接件与螺母之间的零件。一般为扁平形的金属环，用来保 护被连接件的表面不受螺母擦伤，分散螺母对被连接件的压力。
受力特点及传递方式
受力特点
在紧固过程中，螺栓受到预紧力的作用，此力通过螺栓的轴 向拉伸产生。预紧力的大小直接影响连接的紧固效果和可靠 性。
传递方式
预紧力通过螺栓的轴向拉伸传递到被连接件上，使被连接件 之间产生压紧力，从而实现紧固连接。同时，由于螺栓和被 连接件之间的摩擦作用，预紧力还能产生一定的防松效果。
螺栓螺母紧固原理讲解课件
螺栓螺母的类型与选择
螺栓的类型
六角头螺栓
十字槽盘头螺栓
应用广泛，头部呈六角形，通过旋转 来拧紧。
头部为十字形，用于需要高强度的连 接。
内六角螺栓
头部为内六角形，用于需要防止松动 的场合。
螺母的类型
六角螺母
最常见的螺母类型，与六角头螺 栓配合使用。
方螺母
四角形，常用于需要防止松动的场 合。
蝶形螺母
准备合适的工具，如 螺丝刀、扳手等。
清理螺栓和螺母的表 面，去除油污和杂质。
螺栓螺母的安装步 骤
将螺栓插入需要紧固的孔中，确保其 位置正确。
使用合适的工具，如扳手或螺丝刀， 将螺母拧紧。
将螺母放置在螺栓上，确保其位置正 确。
螺栓螺母的拆卸步 骤
使用合适的工具，如扳手或螺丝刀，将螺母松开。 将螺母从螺栓上取下。
紧固原理的基本要素
螺栓和螺母的设计、材料、尺寸、表 面处理以及连接方式等。
紧固原理的重要性
01
02
03
提高机械性能
通过紧固连接，可以有效 地提高物体的机械性能， 如强度、刚度和稳定性等。
保证安全性
紧固连接可以防止物体在 受到外力作用时发生松动 或分离，从而保证安全性 和可靠性。
简化装配和维修
通过螺栓和螺母的紧固连 接，可以方便地装配和维 修机械和设备，提高生产 效率。
使用专用的润滑剂对螺栓螺母进 行润滑，减少摩擦和磨损。
定期对螺栓螺母进行清洗，清除 残留的污垢和杂物。
注意不要使用对螺栓螺母有腐蚀 作用的清洗剂。
CHAPTER 06
螺栓螺母紧固原理案例分析
案例一：桥梁工程中的紧固应用
总结词
桥梁工程中，螺栓螺母的紧固应用至关 重要，直接关系到桥梁的安全性和稳定性。
螺栓的类型
六角头螺栓
十字槽盘头螺栓
应用广泛，头部呈六角形，通过旋转 来拧紧。
头部为十字形，用于需要高强度的连 接。
内六角螺栓
头部为内六角形，用于需要防止松动 的场合。
螺母的类型
六角螺母
最常见的螺母类型，与六角头螺 栓配合使用。
方螺母
四角形，常用于需要防止松动的场 合。
蝶形螺母
准备合适的工具，如 螺丝刀、扳手等。
清理螺栓和螺母的表 面，去除油污和杂质。
螺栓螺母的安装步 骤
将螺栓插入需要紧固的孔中，确保其 位置正确。
使用合适的工具，如扳手或螺丝刀， 将螺母拧紧。
将螺母放置在螺栓上，确保其位置正 确。
螺栓螺母的拆卸步 骤
使用合适的工具，如扳手或螺丝刀，将螺母松开。 将螺母从螺栓上取下。
紧固原理的基本要素
螺栓和螺母的设计、材料、尺寸、表 面处理以及连接方式等。
紧固原理的重要性
01
02
03
提高机械性能
通过紧固连接，可以有效 地提高物体的机械性能， 如强度、刚度和稳定性等。
保证安全性
紧固连接可以防止物体在 受到外力作用时发生松动 或分离，从而保证安全性 和可靠性。
简化装配和维修
通过螺栓和螺母的紧固连 接，可以方便地装配和维 修机械和设备，提高生产 效率。
使用专用的润滑剂对螺栓螺母进 行润滑，减少摩擦和磨损。
定期对螺栓螺母进行清洗，清除 残留的污垢和杂物。
注意不要使用对螺栓螺母有腐蚀 作用的清洗剂。
CHAPTER 06
螺栓螺母紧固原理案例分析
案例一：桥梁工程中的紧固应用
总结词
桥梁工程中，螺栓螺母的紧固应用至关 重要，直接关系到桥梁的安全性和稳定性。
螺栓螺母紧固原理
8 TPI
米制尺寸: M20-3.5*150
mm (e.g. 3.5)
标准直径 (英寸)
标准直径 (mm)
•
螺母的对边尺寸可由下面的公式计算为:
(螺栓直径x 1.5) +0.125 例如： 1 1/4” 8UN Bolt (1.25 x 1.5) + 0.125 = 2” A/F
对于 M33 到 M85 的米制尺寸螺栓
紧固不足
螺栓由于振动 或循环载荷而松脱
紧固过度
裂纹
法兰转动 颈缩
垫片接触面损坏
垫片过度压紧
没有压紧力
螺母和螺栓的标识
• 六角螺母和螺栓的标识
螺母材料等级 螺母 AF 尺寸 (对边尺寸)
螺栓材料等级
螺栓直径 螺栓上表面 刻有型号等标示
螺母下表面 平整的接触面
螺栓和螺母的标识
两种常见的螺纹形式: 英制尺寸：3/4-8*3”
螺母的A/F 尺寸 每次增加 5mm : M33 x 3.5 50mm A/F M36 x 4 55mm A/F M39 x 4 60mm A/F 小于M33 的螺栓 A/F 尺寸大约可计算为： 1.5 x 螺栓直径
A/F = 对边尺寸
扭矩紧固
扭矩紧固
• 什么是扭矩? 作用力使物体绕着支点转动的趋向
扭矩紧固顺序
• 负载集中（偏载）
当在施加扭矩时，我们通常是一个接一个的对螺栓进行紧固。在这种情况下会产生负载集中。
为了避免这种情况，我们需要采用特定的步 骤来对螺栓进行紧固，即使用设定的扭矩分 阶段、用特定的模式对螺栓进行紧固。 对螺栓施加渐进的、统一的扭矩。
扭矩紧固顺序
• 应力分散
在施加扭矩时，我们通常是一个接一个的对螺栓进行紧固。这会造成应力分散
米制尺寸: M20-3.5*150
mm (e.g. 3.5)
标准直径 (英寸)
标准直径 (mm)
•
螺母的对边尺寸可由下面的公式计算为:
(螺栓直径x 1.5) +0.125 例如： 1 1/4” 8UN Bolt (1.25 x 1.5) + 0.125 = 2” A/F
对于 M33 到 M85 的米制尺寸螺栓
紧固不足
螺栓由于振动 或循环载荷而松脱
紧固过度
裂纹
法兰转动 颈缩
垫片接触面损坏
垫片过度压紧
没有压紧力
螺母和螺栓的标识
• 六角螺母和螺栓的标识
螺母材料等级 螺母 AF 尺寸 (对边尺寸)
螺栓材料等级
螺栓直径 螺栓上表面 刻有型号等标示
螺母下表面 平整的接触面
螺栓和螺母的标识
两种常见的螺纹形式: 英制尺寸：3/4-8*3”
螺母的A/F 尺寸 每次增加 5mm : M33 x 3.5 50mm A/F M36 x 4 55mm A/F M39 x 4 60mm A/F 小于M33 的螺栓 A/F 尺寸大约可计算为： 1.5 x 螺栓直径
A/F = 对边尺寸
扭矩紧固
扭矩紧固
• 什么是扭矩? 作用力使物体绕着支点转动的趋向
扭矩紧固顺序
• 负载集中（偏载）
当在施加扭矩时，我们通常是一个接一个的对螺栓进行紧固。在这种情况下会产生负载集中。
为了避免这种情况，我们需要采用特定的步 骤来对螺栓进行紧固，即使用设定的扭矩分 阶段、用特定的模式对螺栓进行紧固。 对螺栓施加渐进的、统一的扭矩。
扭矩紧固顺序
• 应力分散
在施加扭矩时，我们通常是一个接一个的对螺栓进行紧固。这会造成应力分散
螺栓螺母紧固原理讲解
概述
任何两个用螺纹连接的部件
连接部件
和
螺栓和螺母
的
功能和工作原理
连接部件和工作原理
连接部件 连接部件中间放入垫片 用螺栓使部件连接在一起
连接部件和工作原理
压力 螺栓被正确紧固 部件之间产生夹紧力 垫片被压紧， 并在连接件之间起到 密封效果
压力
使连接件分离的作用力
除了内部的载荷，连接件可能会承受更多的分离载荷，它们包括 但也不局限于：
压力
垫片种类
常用垫片种类
金属缠绕垫片(SWG) 广泛应用于高温、高压的环境，不同的设计、金 属和非金属材料的组合能使之应用于多种不同场 合，抗腐蚀、抗有毒物质能力较强 . 环状金属垫片(RTJ) 最初应用于石油石化行业，适用于高温、高压的应用， 例如石油挖掘开采、阀、管道、高压反应容器 软式垫片(CNAF) 主要用于较低的压力和温度环境，例如水管、发 动机等
特殊垫片设计
绝缘垫片，能够抗腐蚀。它们大多也能抵御油、气管 道中的杂散电流，增加连接件阴极保护的有效性，减 少电解腐蚀
螺栓原理
小结:
螺栓连接的应用并不只限于管道 螺栓在部件连接面产生压紧力 螺栓的工作原理是被拉伸然后回缩 螺栓仅在弹性范围内工作。不同材料的螺栓的强度性能会有所区别。 螺栓应力必须足够大以抵抗部件在使用过程中各种使部件分离的应力，但同时 应力也不能太大而造成连接件的损坏
扭矩紧固顺序
扭矩拧紧形式
使用扳手时: 2 - 3 个螺纹高于螺母上表面
1
1
8
4 3 4
5
8 3
12
1
5 9
4
10 7 6 2 11
3
6
螺栓紧固PPT课件
下，本 应固接在一起的两个标准节的接触面必将产 生轴向往复移动，原本无冲击荷载的螺栓连 接结构间产生冲击荷载，螺栓及连接结构中 的荷载效应大幅度升高，极易导致螺栓及连 接结构的破损，甚至塔身折断。由此可见， 对标准节连接螺栓松动未及时发现或置之不 管，是多么地危险！
服的。为此，各塔机厂家对塔机标准节连接螺栓都
采用高强度螺栓。有关塔机的规范和各塔机厂家的
使用说明书都对这种螺栓连接的安装提出了要求，
要求在安装时施加预紧力，对不同规格的连接螺栓 给出了不同的预紧力值，如对常用的8.8级M24螺栓， 其预紧力为：155KN。要达到准确施加预紧力，必 须根据高强度螺栓的扭矩系数计算应作用在螺栓上 拧紧扭矩，对上述8.8级M24螺栓，其理论预紧力矩 约为700N·m。而目前的成都地区，安装塔机时几 乎全是凭操作工人经验拧紧螺栓，很多操作工人连
塔身标准节连接螺栓是不允许出现松动的， 其危害极为严重。《建筑塔式起重机安全规 程》(GB5144-2006)第2.2.2.2条明文规定： “连接螺栓必须采用扭矩扳手或专用扳手， 按装配技术要求拧紧”，这类塔机的使用说 明书中也做出了同样的要求。螺栓松动后， 当弯矩在该螺栓方位的标准节主肢中产生拉 力时，将使两标准节接触面产生间隙。对高 度为30m未附着的塔机，在下部第二、三节 标准节连接处产生0.1mm的间隙，在吊臂根 部处的水平位移将增大2mm，如果多个接触 面产生间隙，则塔身变形急剧增加，对塔身 受力更为不利，甚至酿成倒塔事故。
规定的预紧力和理论预紧扭矩的概念都没有，更谈
不上用扭矩来控制螺栓预紧力了。还有，拧紧标准
节连接螺栓是在高空作业，操作条件不好，要想将 实际预紧扭矩施加到500N时，工人劳动强度将大大 增加，要想直接靠人力将预紧扭矩拧到符合要求不 易作到。
服的。为此，各塔机厂家对塔机标准节连接螺栓都
采用高强度螺栓。有关塔机的规范和各塔机厂家的
使用说明书都对这种螺栓连接的安装提出了要求，
要求在安装时施加预紧力，对不同规格的连接螺栓 给出了不同的预紧力值，如对常用的8.8级M24螺栓， 其预紧力为：155KN。要达到准确施加预紧力，必 须根据高强度螺栓的扭矩系数计算应作用在螺栓上 拧紧扭矩，对上述8.8级M24螺栓，其理论预紧力矩 约为700N·m。而目前的成都地区，安装塔机时几 乎全是凭操作工人经验拧紧螺栓，很多操作工人连
塔身标准节连接螺栓是不允许出现松动的， 其危害极为严重。《建筑塔式起重机安全规 程》(GB5144-2006)第2.2.2.2条明文规定： “连接螺栓必须采用扭矩扳手或专用扳手， 按装配技术要求拧紧”，这类塔机的使用说 明书中也做出了同样的要求。螺栓松动后， 当弯矩在该螺栓方位的标准节主肢中产生拉 力时，将使两标准节接触面产生间隙。对高 度为30m未附着的塔机，在下部第二、三节 标准节连接处产生0.1mm的间隙，在吊臂根 部处的水平位移将增大2mm，如果多个接触 面产生间隙，则塔身变形急剧增加，对塔身 受力更为不利，甚至酿成倒塔事故。
规定的预紧力和理论预紧扭矩的概念都没有，更谈
不上用扭矩来控制螺栓预紧力了。还有，拧紧标准
节连接螺栓是在高空作业，操作条件不好，要想将 实际预紧扭矩施加到500N时，工人劳动强度将大大 增加，要想直接靠人力将预紧扭矩拧到符合要求不 易作到。
螺栓螺母紧固原理讲解[业界优制]
![螺栓螺母紧固原理讲解[业界优制]](https://img.taocdn.com/s3/m/f85c4d4b14791711cc7917a9.png)
英制尺寸：3/4-8*3”
米制尺寸: M20-3.5*150
8 TPI
mm (e.g. 3.5)
标准直径 (英寸)
标准直径 (mm)
▪ 螺母的对边尺寸可由下面的公式计算为 : (螺栓直径x 1.5) +0.125 例如： 1 1/4” 8UN Bolt (1.25 x 1.5) + 0.125 = 2” A/F
软式垫片(CNAF)
主要用于较低的压力和温度环境，例如水管、发 动机等
特殊垫片设计
绝缘垫片，能够抗腐蚀。它们大多也能抵御油、气管
道中的杂散电流，增加连接件阴极保护的有效性，减
少电解腐蚀
扶风书屋
22
螺栓原理
小结:
▪ 螺栓连接的应用并不只限于管道 ▪ 螺栓在部件连接面产生压紧力 ▪ 螺栓的工作原理是被拉伸然后回缩 ▪ 螺栓仅在弹性范围内工作。不同材料的螺栓的强度性能会有所区别。
扶风书屋
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使连接件分离的作用力
除了内部的载荷，连接件可能会承受更多的分离载荷，它们包括 但也不局限于：
• 振动 • 温度的循环作用 • 侧向应力(风力, 流量, 压力等等) • 负载的改变
例如: 当一驾吊车在起吊重物时, 在物体刚离地 和在半空中承受的负载时不一样的
因此螺栓必须被正确的紧固到正确扭矩以承受会使 连接件分离的附加的作用力
振动
压力
+/- oC
压力
侧向应力
扶风书屋
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螺栓和螺母的作用
定义: 螺栓和螺母的主要作用在于将两件构件用准确的作用力连接
在一起，以防止在设备运行的过程中出现松动的现象。
紧固不足
螺栓由于振动 或循环载荷而松脱
垫片接触面损坏
螺栓连接紧固原理介绍PPT课件
螺栓连接紧固原理介绍
王* ********* 2015.09
一 认识螺栓 二 螺栓连接原理 三 螺栓紧固方法 四 螺栓使用注意事项
目录
2 2/22
一、认识螺栓
螺栓的定义：由头部和螺杆（带有外螺纹的圆柱体）两部 分组成的一类紧固件。
螺栓的分类：
头部形状：六角头、圆头、方形头、沉头等； 螺纹长度：全螺纹和半螺纹； 螺纹牙型：三角形、梯形、管形等； 螺纹旋向：右旋和左旋
通过螺杆的拉伸 来获得预紧力
施加扭矩
在螺纹上涂 上润滑剂
仅在螺柱/螺栓紧固部分的尾部润滑
通常情况 栓头加润滑 螺纹加润滑 螺纹有缺陷
栓头摩擦 50% 45% 50% 50%
螺纹摩擦 40% 40% 30% 45%
预紧力 10% 15% 20% 514%
14/22
三、螺栓紧固方法
螺栓紧固顺序原则
没有压紧力
振动
压力
+/- oC
压力
侧向应力 11 11/22
三、螺栓紧固方法
螺栓紧固方法有三种：
扭矩紧固法：其原理是扭矩大小和轴向预紧力之间存在一定关系。 该紧固方式操作简单、直观，目前被广泛采用
转角紧固法：旋转角度与螺栓伸长量和被拧紧件松动量的总和大致 成比例关系，因而可采取按规定旋转角度来达到预定拧紧力的方法
螺栓连接类型，根据螺杆与通孔的配合程度可分为：
普通螺栓连接：装配后孔与杆间有间隙，结构简单，装拆方便，可 多次装拆，应用较广
铰制孔螺栓连接：装配后无间隙，主要承受横向载荷，也可作定位 用
孔比螺杆大 0.5mm-1mm
孔比螺杆大 0.3mm-0.5mm
8 8/22
二、螺栓连接原理
王* ********* 2015.09
一 认识螺栓 二 螺栓连接原理 三 螺栓紧固方法 四 螺栓使用注意事项
目录
2 2/22
一、认识螺栓
螺栓的定义：由头部和螺杆（带有外螺纹的圆柱体）两部 分组成的一类紧固件。
螺栓的分类：
头部形状：六角头、圆头、方形头、沉头等； 螺纹长度：全螺纹和半螺纹； 螺纹牙型：三角形、梯形、管形等； 螺纹旋向：右旋和左旋
通过螺杆的拉伸 来获得预紧力
施加扭矩
在螺纹上涂 上润滑剂
仅在螺柱/螺栓紧固部分的尾部润滑
通常情况 栓头加润滑 螺纹加润滑 螺纹有缺陷
栓头摩擦 50% 45% 50% 50%
螺纹摩擦 40% 40% 30% 45%
预紧力 10% 15% 20% 514%
14/22
三、螺栓紧固方法
螺栓紧固顺序原则
没有压紧力
振动
压力
+/- oC
压力
侧向应力 11 11/22
三、螺栓紧固方法
螺栓紧固方法有三种：
扭矩紧固法：其原理是扭矩大小和轴向预紧力之间存在一定关系。 该紧固方式操作简单、直观，目前被广泛采用
转角紧固法：旋转角度与螺栓伸长量和被拧紧件松动量的总和大致 成比例关系，因而可采取按规定旋转角度来达到预定拧紧力的方法
螺栓连接类型，根据螺杆与通孔的配合程度可分为：
普通螺栓连接：装配后孔与杆间有间隙，结构简单，装拆方便，可 多次装拆，应用较广
铰制孔螺栓连接：装配后无间隙，主要承受横向载荷，也可作定位 用
孔比螺杆大 0.5mm-1mm
孔比螺杆大 0.3mm-0.5mm
8 8/22
二、螺栓连接原理
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常用垫片种类
金属缠绕垫片(SWG) 广泛应用于高温、高压的环境，不同的设计、金 属和非金属材料的组合能使之应用于多种不同场 合，抗腐蚀、抗有毒物质能力较强 .
环状金属垫片(RTJ) 最初应用于石油石化行业，适用于高温、高压的应用， 例如石油挖掘开采、阀、管道、高压反应容器
软式垫片(CNAF) 主要用于较低的压力和温度环境，例如水管、发 动机等
概述
任何两个用螺纹连接的部件
连接部件
和
螺栓和螺母
的
功能和工作原理
连接部件和工作原理
连接部件 连接部件中间放入垫片 用螺栓使部件连接在一起
连接部件和工作原理
压力 压力
螺栓被正确紧固
部件之间产生夹紧力
垫片被压紧， 并在连接件之间起到 密封效果
使连接件分离的作用力
除了内部的载荷，连接件可能会承受更多的分离载荷，它们包括 但也不局限于：
轻型润滑油
5
mu = 0.15
扭矩紧固
50% 螺母支撑面的摩擦力
10% 有用的螺栓残余应力 （极端情况，一般为30%)
40% 螺纹之间的摩擦力
扭矩紧固 – 润滑
摩擦点
在螺纹上涂上 润滑剂
在螺母表面使 用润滑剂
仅在螺柱/螺栓紧固部分的尾部
扭矩紧固 – 润滑
螺栓残余应力 (Tons)
11
使用钼润滑脂
10
mu = 0.1
9
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7
6
特殊垫片设计 绝缘垫片，能够抗腐蚀。它们大多也能抵御油、气管 道中的杂散电流，增加连接件阴极保护的有效性，减 少电解腐蚀
螺栓原理
小结:
螺栓连接的应用并不只限于管道 螺栓在部件连接面产生压紧力 螺栓的工作原理是被拉伸然后回缩 螺栓仅在弹性范围内工作。不同材料的螺栓的强度性能会有所区别。
螺栓应力必须足够大以抵抗部件在使用过程中各种使部件分离的应力，但同时 应力也不能太大而造成连接件的损坏
压力容器或管道通常需要垫片来防止泄露
扭矩紧固
扭矩紧固
什么是扭矩? 作用力使物体绕着支点转动的趋向
旋转
力
扭矩紧固
什么是扭矩紧固? 通过旋转紧固件的螺母部分来对紧固件施加预紧力的应用
生产商
第一个数 =1/100 螺栓材质公称 抗拉强度 100×8 = 800 N/mm2
第二个数 =螺栓材质的屈强比值 0.8
公制螺纹
两数相乘得出屈服应力 800*0.8 = 640 N/mm2
螺栓能承载的拉力载荷速算*：面积** X 屈服应力
*准确的数值还需要考虑润滑等其他因素 **面积应为应力截面积， 速算用直径可参考0.85-0.92螺栓标准直径
紧固件的拉伸 (预紧力)
扭矩紧固
我们测量施加的扭矩
我们想要测得的是夹紧力
扭矩紧固
施加的扭矩
减去
摩擦损失 等于
螺栓残余应力 *
• 螺栓残余应力 = 预紧力 螺栓在紧固后剩余的应力
扭矩紧固
用扭力扳手施加的力矩会转化成三种力：
1. 拉伸螺栓的作用力 +
2. 克服螺栓螺纹摩擦的作用力 +
3. 螺母和连接部件表面摩擦的作用力
有许多材料可以适合制造紧固件，对材料的选择基本是根据许多不同因 素，例如： 应用的场合 对负载的要求 (材料强度) 安装的方法
螺母和螺栓的标识
六角螺母和螺栓的标识
螺母材料等级 螺栓材料等级
螺栓直径
螺母下表面 平整的接触面
螺母 AF 尺寸 (对边尺寸)
螺栓上表面 刻有型号等标示
螺母和螺栓的标识
• 振动 • 温度的循环作用 • 侧向应力(风力, 流量, 压力等等) • 负载的改变
例如: 当一驾吊车在起吊重物时, 在物体刚离地 和在半空中承受的负载时不一样的
因此螺栓必须被正确的紧固到正确扭矩以承受会使 连接件分离的附加的作用力
振动
压力
+/- oC
压力
侧向应力
螺栓和螺母的作用
定义: 螺栓和螺母的主要作用在于将两件构件用准确的作用力连接
螺栓原理
螺栓原理
介绍 第一次就正确紧固 什么是螺栓连接 螺栓和螺母的功能和工作原理 有垫片的螺栓连接 小结
连接完整性 – 目标
受控紧固
‘第一次就正确紧固’
安全性
重做的成本 潜在的事故隐患
过度紧固 没有紧固
灾难
可靠性 排放 / 污染
概述
什么是螺栓连接？
我们通常会想到石油石化管道和法兰，但是…
紧固件表面涂层的种类有很多，如何选择涂层的材料 需要考虑很多因素，其中包括：
部件的使用工况 对防腐蚀的要求 阴极保护 装饰作用 适合安装的方法
含有垫片的连接
垫片压紧
包含有垫片的部件安装
压力
压力
螺栓被正确紧固
部件之间产生夹紧力
垫片被压紧， 并在连接件之间起到 密封效果
垫片种类
如果工作载荷超过了此数值会导致螺栓失效并造成部件分 离
螺栓和螺母的工作原理
螺栓作用类似弹簧
由螺栓连接的部件也类似弹簧
螺栓和螺母的工作原理
胡克定律
固体材料受力之后，材料中的应力与应变(单位变形量)之间成线性关系
弹性范围
屈服强度
塑性范围 极限抗拉强度
螺栓失效
破坏点
应变
应力
螺栓材料
在对紧固件进行拧紧时，了解紧固件材料的强度标准是非常必要的
A/F = 对边尺寸
对于 M33 到 M85 的米制尺寸螺栓
螺母的A/F 尺寸 每次增加 5mm :
M33 x 3.5
50mm A/F
M36 x 4
55mm A/F
M39 x 4
60mm A/F
小于M33 的螺栓 A/F 尺寸大约可计算为： 1.5 x 螺栓直径
螺栓的涂层
在对紧固件进行拧紧时，需知道紧固件的表面涂层
在一起，以防止在设备运行的过程中出现松动的现象。
紧固不足
螺栓由于振动 或循环载荷而松脱
垫片接触面损坏
没有压紧力
紧固过度
裂纹
法兰转动 颈缩 垫片过度压紧
螺栓和螺母的作用
在螺栓已经紧固的情况下，部件所承受的工作载荷会降低 部件之间的压紧力
螺栓必须预紧到一个额定的数值以抗衡在部件工作中所承 受的所有载荷
螺母和螺栓的标识
螺栓和螺母的标识
两种常见的螺纹形式:
英制尺寸：3/4-8*3”
米制尺寸: M20-3.5*150
8 TPI
mm (e.g. 3螺母的对边尺寸可由下面的公式计算为: (螺栓直径x 1.5) +0.125 例如： 1 1/4” 8UN Bolt (1.25 x 1.5) + 0.125 = 2” A/F
金属缠绕垫片(SWG) 广泛应用于高温、高压的环境，不同的设计、金 属和非金属材料的组合能使之应用于多种不同场 合，抗腐蚀、抗有毒物质能力较强 .
环状金属垫片(RTJ) 最初应用于石油石化行业，适用于高温、高压的应用， 例如石油挖掘开采、阀、管道、高压反应容器
软式垫片(CNAF) 主要用于较低的压力和温度环境，例如水管、发 动机等
概述
任何两个用螺纹连接的部件
连接部件
和
螺栓和螺母
的
功能和工作原理
连接部件和工作原理
连接部件 连接部件中间放入垫片 用螺栓使部件连接在一起
连接部件和工作原理
压力 压力
螺栓被正确紧固
部件之间产生夹紧力
垫片被压紧， 并在连接件之间起到 密封效果
使连接件分离的作用力
除了内部的载荷，连接件可能会承受更多的分离载荷，它们包括 但也不局限于：
轻型润滑油
5
mu = 0.15
扭矩紧固
50% 螺母支撑面的摩擦力
10% 有用的螺栓残余应力 （极端情况，一般为30%)
40% 螺纹之间的摩擦力
扭矩紧固 – 润滑
摩擦点
在螺纹上涂上 润滑剂
在螺母表面使 用润滑剂
仅在螺柱/螺栓紧固部分的尾部
扭矩紧固 – 润滑
螺栓残余应力 (Tons)
11
使用钼润滑脂
10
mu = 0.1
9
8
7
6
特殊垫片设计 绝缘垫片，能够抗腐蚀。它们大多也能抵御油、气管 道中的杂散电流，增加连接件阴极保护的有效性，减 少电解腐蚀
螺栓原理
小结:
螺栓连接的应用并不只限于管道 螺栓在部件连接面产生压紧力 螺栓的工作原理是被拉伸然后回缩 螺栓仅在弹性范围内工作。不同材料的螺栓的强度性能会有所区别。
螺栓应力必须足够大以抵抗部件在使用过程中各种使部件分离的应力，但同时 应力也不能太大而造成连接件的损坏
压力容器或管道通常需要垫片来防止泄露
扭矩紧固
扭矩紧固
什么是扭矩? 作用力使物体绕着支点转动的趋向
旋转
力
扭矩紧固
什么是扭矩紧固? 通过旋转紧固件的螺母部分来对紧固件施加预紧力的应用
生产商
第一个数 =1/100 螺栓材质公称 抗拉强度 100×8 = 800 N/mm2
第二个数 =螺栓材质的屈强比值 0.8
公制螺纹
两数相乘得出屈服应力 800*0.8 = 640 N/mm2
螺栓能承载的拉力载荷速算*：面积** X 屈服应力
*准确的数值还需要考虑润滑等其他因素 **面积应为应力截面积， 速算用直径可参考0.85-0.92螺栓标准直径
紧固件的拉伸 (预紧力)
扭矩紧固
我们测量施加的扭矩
我们想要测得的是夹紧力
扭矩紧固
施加的扭矩
减去
摩擦损失 等于
螺栓残余应力 *
• 螺栓残余应力 = 预紧力 螺栓在紧固后剩余的应力
扭矩紧固
用扭力扳手施加的力矩会转化成三种力：
1. 拉伸螺栓的作用力 +
2. 克服螺栓螺纹摩擦的作用力 +
3. 螺母和连接部件表面摩擦的作用力
有许多材料可以适合制造紧固件，对材料的选择基本是根据许多不同因 素，例如： 应用的场合 对负载的要求 (材料强度) 安装的方法
螺母和螺栓的标识
六角螺母和螺栓的标识
螺母材料等级 螺栓材料等级
螺栓直径
螺母下表面 平整的接触面
螺母 AF 尺寸 (对边尺寸)
螺栓上表面 刻有型号等标示
螺母和螺栓的标识
• 振动 • 温度的循环作用 • 侧向应力(风力, 流量, 压力等等) • 负载的改变
例如: 当一驾吊车在起吊重物时, 在物体刚离地 和在半空中承受的负载时不一样的
因此螺栓必须被正确的紧固到正确扭矩以承受会使 连接件分离的附加的作用力
振动
压力
+/- oC
压力
侧向应力
螺栓和螺母的作用
定义: 螺栓和螺母的主要作用在于将两件构件用准确的作用力连接
螺栓原理
螺栓原理
介绍 第一次就正确紧固 什么是螺栓连接 螺栓和螺母的功能和工作原理 有垫片的螺栓连接 小结
连接完整性 – 目标
受控紧固
‘第一次就正确紧固’
安全性
重做的成本 潜在的事故隐患
过度紧固 没有紧固
灾难
可靠性 排放 / 污染
概述
什么是螺栓连接？
我们通常会想到石油石化管道和法兰，但是…
紧固件表面涂层的种类有很多，如何选择涂层的材料 需要考虑很多因素，其中包括：
部件的使用工况 对防腐蚀的要求 阴极保护 装饰作用 适合安装的方法
含有垫片的连接
垫片压紧
包含有垫片的部件安装
压力
压力
螺栓被正确紧固
部件之间产生夹紧力
垫片被压紧， 并在连接件之间起到 密封效果
垫片种类
如果工作载荷超过了此数值会导致螺栓失效并造成部件分 离
螺栓和螺母的工作原理
螺栓作用类似弹簧
由螺栓连接的部件也类似弹簧
螺栓和螺母的工作原理
胡克定律
固体材料受力之后，材料中的应力与应变(单位变形量)之间成线性关系
弹性范围
屈服强度
塑性范围 极限抗拉强度
螺栓失效
破坏点
应变
应力
螺栓材料
在对紧固件进行拧紧时，了解紧固件材料的强度标准是非常必要的
A/F = 对边尺寸
对于 M33 到 M85 的米制尺寸螺栓
螺母的A/F 尺寸 每次增加 5mm :
M33 x 3.5
50mm A/F
M36 x 4
55mm A/F
M39 x 4
60mm A/F
小于M33 的螺栓 A/F 尺寸大约可计算为： 1.5 x 螺栓直径
螺栓的涂层
在对紧固件进行拧紧时，需知道紧固件的表面涂层
在一起，以防止在设备运行的过程中出现松动的现象。
紧固不足
螺栓由于振动 或循环载荷而松脱
垫片接触面损坏
没有压紧力
紧固过度
裂纹
法兰转动 颈缩 垫片过度压紧
螺栓和螺母的作用
在螺栓已经紧固的情况下，部件所承受的工作载荷会降低 部件之间的压紧力
螺栓必须预紧到一个额定的数值以抗衡在部件工作中所承 受的所有载荷
螺母和螺栓的标识
螺栓和螺母的标识
两种常见的螺纹形式:
英制尺寸：3/4-8*3”
米制尺寸: M20-3.5*150
8 TPI
mm (e.g. 3螺母的对边尺寸可由下面的公式计算为: (螺栓直径x 1.5) +0.125 例如： 1 1/4” 8UN Bolt (1.25 x 1.5) + 0.125 = 2” A/F