法兰螺栓预紧力的计算
螺栓预紧力公式推导
螺栓预紧力公式推导螺栓的预紧力是指在装配时，通过给螺栓施加一定的扭矩或拉伸力，使其受到拉伸状态下的力，从而保证连接的紧固和牢固。
螺栓的预紧力可以通过以下公式来计算：Fp = K * T / (d * Ks)其中，Fp为预紧力，K是螺栓的摩擦系数，T是施加在螺栓上的扭矩，d是螺栓的直径，Ks是螺栓的拉伸系数。
推导过程如下：1. 根据力的平衡原理，螺栓受到的外部力等于预紧力，即Fp = F。
2. 根据力的平衡条件，F = μ*Fp，其中μ是螺栓和螺母之间的摩擦系数。
3. 对螺栓进行受力分析，根据胶结力学理论，可以得到螺栓的两端所受的力分别为Fp/2。
4. 对螺栓进行静力学分析，可以得到螺栓的受力情况为：Fp/2 = (π*d^2/4) * σ，其中σ是螺栓所受的应力。
5. 根据胶结力学理论，应力和应变之间的关系为：σ = E * ε，其中E是螺栓的弹性模量，ε是螺栓的相对变形。
6. 将上述两个公式结合，可以得到：Fp/2 = (π*d^2/4) * E * ε。
7. 根据胶结力学理论，相对变形和应变之间的关系为：ε = ΔL / L0，其中ΔL是螺栓的弹性变形，L0是螺栓的初始长度。
8. 弹性变形可以表示为：ΔL = α * L0 * T，其中α是螺栓的张力系数，T是施加在螺栓上的扭矩。
9. 将上述两个公式结合，可以得到：Fp/2 = (π*d^2/4) * E * α * L0 * T。
10. 最后，将Fp/2乘以2得到Fp，并整理公式，可以得到：Fp = (π*d^2/4) * E * α * L0 * T。
综上所述，就得到了螺栓预紧力的公式推导过程。
需要注意的是，公式中的一些参数如摩擦系数、拉伸系数和张力系数等需要根据具体情况确定。
法兰螺栓预紧力的计算
法兰螺栓预紧力的计算 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
法兰螺栓预紧力的计算
对法兰的连接螺栓进行计算有时是必要的，下面根据GB150整理出关于螺栓预紧力的计算公式如下：
一、已知条件----垫片系数
Ko------预紧垫片系数，单位：mm，
Kd------常温下垫片材料变形阻力,单位：MPa
K1------操作垫片系数，单位：mm
已知条件----计算参数
三、计算：
预紧状态下最小螺栓载荷La=*Dg*Ko*Kd单位N
操作状态下最小螺栓载荷Lp=y*（*Dg2*p+*Dg*k1*p*Fs）单位N 预紧状态下需要的最小螺栓总截面积Aa=La/[σ]b，单位：mm2
操作状态下需要的最小螺栓总截面积Ap=Lp/[σ]b，单位：mm2
设计需要的螺栓总截面积：
取Aa和Ap中的较大者Am=Max（Aa，Ap）单位：mm
螺栓的螺纹底径d0=C
*
4单位：mm
A m/(3.14
*
n)
预紧状态下螺栓的设计载荷L=（Am+Ab）/2*[σ]b单位：N
操作状态下螺栓的设计载荷L=Lp单位：N。
法兰连接中的螺栓预紧力
图 2 法兰连接点从预紧状态到操作状态的变化
设螺栓在受力时 ,其力与伸长关系如斜线 DB 。 B 点是由操作状态下的螺栓载荷 Wp 决定的 ,此时 螺栓伸长值为 D G。设垫片在受力时 ,其力与压缩 关系如斜线 FC , C 点是由操作状态下的垫片载荷 Fp 决定的 ,此时垫片的压缩值为 F G。
操作时法兰接头的连接螺栓受力如下 :
A 容器或管道中流体压力 P ;B 径向外力 Pr ; C
弯矩 Mo 为简化起见 ,可将 B 、C 两项折算为压力与 P 相
加 ,称为相当压力 Pe (以下简称内压)
Pe
=
16M πD3
+π4DP2r
+
P
(1)
假如 B 、C 两项不易确定 ,为考虑其影响 ,实际
上采用将 P 适当增大的方法求得 , 一般 Pe ÷ 1 . 5P 。 由文献[1 ]可知 :
图 1 螺栓连接的法兰接头 1 ———法兰 —被联接件 ;2 ———垫圈 —密封元件 ;3 ———螺栓 —联接件
这种连接方式结构简单 ,上紧螺母后 ,螺栓力通 过法兰压紧面作用到垫圈上 ,当垫圈单位面积上所 受的压紧力达到某一值时 ,垫圈本身被压实 ,压紧面 上由机械加工形成的微隙被填满 ,为阻止介质泄露 形成了初始密封条件 。那么 ,螺母需上多紧 ,它施加 给螺栓的力才能压紧垫片 ,保证在操作中接头不泄 露呢 ? 这个力称为预紧力 ,它是影响密封的一个重 要因素 ,预紧力必须使垫圈压紧并形成初始密封条 件 ,同时 ,预紧力也不能大到将垫圈压坏或挤出 。
法兰螺栓预紧力的计算
法兰螺栓预紧力的计算
对法兰的连接螺栓进行计算有时是必要的，下面根据GB150整理出关于螺栓预紧力的计算公式如下：
、已知条件----垫片系数
Ko------预紧垫片系数，单位：mm,
Kd——常温下垫片材料变形阻力，单位：MPa
K1 ----- 操作垫片系数，单位：mm
已知条件----计算参数
二、计算:
预紧状态下最小螺栓载荷 La = 3.14*Dg*Ko*Kd 单位N
操作状态下最小螺栓载荷 Lp = y* ( 0.785*Dg2*p+3.14*Dg*k1*p*Fs ) 单位N
预紧状态下需要的最小螺栓总截面积
Aa :
=La / [(T ]b ，单位： mm 2 操作状态下需要的最小螺栓总截面积 Ap
:
=Lp / [ c ]b , 单位： mm 2
设计需要的螺栓总截面积：
取Aa 和Ap 中的较大者 Am = Max (Aa
，
Ap )
单位: mm 螺栓的螺纹底径d0 =
4* Am/(3.14 * n)
C
单位: mm
预紧状态下螺栓的设计载荷 L = (Am+Ab ) / 2 * [(T ]b 单位：N 操作状态下螺栓的设计载荷L = Lp 单位：N。
螺栓预紧力计算
螺栓预紧力！螺栓预紧力就是在拧螺栓过程中拧紧力矩作用下的螺栓与被联接件之间产生的沿螺栓轴心线方向的预紧力。
对于一个特定的螺栓而言，其预紧力的大小与螺栓的拧紧力矩、螺栓与螺母之间的摩擦力、螺母与被联接件之间的摩擦力相关。
..目的预紧可以提高螺栓连接的可靠性、防松能力和螺栓的疲劳强度，增强连接的紧密性和刚性。
事实上，大量的试验和使用经验证明：较高的预紧力对连接的可靠性和被连接的寿命都是有益的，特别对有密封要求的连接更为必要。
当然，俗话说得好，“物极必反”，过高的预紧力，如若控制不当或者偶然过载，也常会导致连接的失效。
因此，准确确定螺栓的预紧力是非常重要的。
计算方法预紧力矩Mt=K×P0×d×0.001 N.mK:拧紧力系数d：螺纹公称直径P0：预紧力P0=σ0×As As也可由下面表查出As=π×ds×ds/4 ds:螺纹部分危险剖面的计算直径ds=（d2+d3）/2d3= d1-H/6 H：螺纹牙的公称工作高度σ0 =（0.5～0.7）σsσs――――螺栓材料的屈服极限N/mm2 （与强度等级相关，材质决定）K值查表：(K值计算公式略)σs查表：As查表：法兰连接中螺栓预紧力及垫片密封性的研究对压力管道法兰连接中螺栓的受力、预紧力的计算方法进行了分析,研究了垫片的密封性能,包括基本密封特性、压力-回弹特性、垫片的厚度和宽度效应。
得出了法兰连接时,连接点的泄漏与螺栓预紧力、密封面状态、使用工况、垫片等有关的结论。
螺栓预紧力检测采用电阻应变计测量应力的方法，目前主要有测力螺栓和环形垫圈两种形式的测量方式，测力螺栓是直接替换现有螺栓，直接将螺栓预紧力测量出来的传感器，能准确的测量螺栓的预紧力的大小,可以精确到公斤。
尤其更适合大型压力容器气密试验前的螺栓的预紧力的检测。
法兰垫片螺栓定力矩紧固计算公式详细解析
法兰垫片螺栓定力矩紧固计算公式详细解析螺栓定力矩紧固计算公式详细解析预紧比压力y的定义(单位MPa):垫片在弹性内变形，且足以将法兰表面上微观的不平度填补严密不致产生泄漏的单位密封面积压紧力的最小值。
简单说就是垫片能够起到密封作用时单位面积压紧力最小值，也就是最小单位压强。
y值的特点:不同垫片y值不同，同一垫片的y值固定不变，与管压力无关。
防止垫片被压成塑形形变，预紧压力不应大于4y，垫片最小宽度校核出于此目的。
预紧比压力y=P/AP:垫片有效压紧力A:垫片有效面积垫片系数m的定义:也叫剩余比压系数。
当管系升压到操作压力时，因内压产生轴向作用力，趋于将法兰分开。
于是作用在垫片上的紧固力减小。
当垫片的有效截面上的紧固压力小至某一临界值时，仍能保持密封，这时在垫片上剩余的紧固力即为有效紧固压力P。
当小至临界值以下时就会发生泄漏，甚至将垫片吹掉。
因此，垫片的有效紧固力必须超过管系操作压力P1的m倍，这个倍数值m就是垫片系数。
m值的特点:垫片系数m与预紧比压力y都是垫片本身特有的数值，不同垫片由不同的m值，其值因垫片的形状、材质等不同而不同，且m随垫片硬度增大而增大。
垫片系数m=P/P1P:垫片有效压紧力P1:管系工作压力垫片接触宽度N(单位mm): 法兰在预紧前垫片能与法兰密封面接触上的宽度，称为垫片接触宽度，以N表示。
垫片在预紧状态下受到最大载荷的作用，可能因压紧过度而失去密封性能，为此垫片须有足够的宽度Nmin，其值按下式校核: Nmin=Ab×*d+b/2π/DG/y<N(mm)式中 Ab——实际螺栓面积，mm2，按GB150计算[d]b——螺栓材料许用拉应力，MPaDG——垫片压紧力作用中心圆直径，mmy——垫片比压力，MPa垫片接触宽度N的特点:N?Nmin。
可根据垫片形式查JB/T4718-92 取得。
垫片基本密封宽度b0(单位mm):当法兰螺栓预紧后，由于法兰环产生偏转，法兰密封面在靠近内径处会产生分离，使其与该部位的垫片脱离接触，故垫片只有在靠近外径处才能被压紧。
螺栓预紧力和扭矩的换算公式
螺栓预紧力和扭矩的换算公式螺栓的预紧力和扭矩是机械连接中常用的参数，通过正确的计算和换算可以保证螺栓连接的安全和可靠性。
在机械设计和工程实践中，螺栓的预紧力和扭矩是非常重要的参数，对于螺栓的安装和使用起着至关重要的作用。
1. 螺栓预紧力的计算螺栓的预紧力是指在螺栓安装过程中，通过施加力使螺栓被挤压并产生预应力的力量。
预紧力的大小直接影响到螺栓连接的紧固质量和承载能力。
常见的计算螺栓预紧力的公式为：$F_p = k \\cdot F_t$其中，F p为螺栓的预紧力，单位为牛顿（N）；F t为螺栓的拉力，单位为牛顿（N）；k为螺栓的拉伸系数。
2. 螺栓扭矩与预紧力的关系在实际的螺栓安装过程中，通常会使用扭矩来拧紧螺栓。
螺栓的扭矩与预紧力之间存在着一定的关系。
一般来说，螺栓的扭矩与预紧力之间的换算关系可以通过以下公式表示：$T = \\frac{F_d \\cdot d_r}{2}$其中，T为扭矩，单位为牛顿·米（N·m）；F d为预紧力，单位为牛顿（N）；d r为螺栓的公称直径，单位为米（m）。
3. 举例说明假设一个直径为10毫米的螺栓的预紧力为1000牛顿，根据上述公式计算其所需的扭矩：$T = \\frac{1000 \\times 0.01}{2} = 5 N·m$因此，对于这个螺栓，需要施加5牛顿·米的扭矩来达到预定的预紧力。
结论螺栓的预紧力和扭矩是机械连接中重要的参数，合理的计算和换算可以确保螺栓连接的安全可靠。
通过适当的预紧力和扭矩的控制，可以有效地防止螺栓松动或过紧，保证机械设备的正常运行。
以上是关于螺栓预紧力和扭矩的换算公式的介绍，希望对您有所帮助。
螺栓预紧力距计算方法
σ0 ＝（ 0.5 ～ 0.7 ） σs σs―――― 螺栓材料的 屈服极限 N/mm2 （与强度等级相关，材质 决 定）
K
摩擦表面状况 精加工表面 一般加工表面 表面氧化 镀锌 干燥的粗加工表面
K值
有润滑 无润滑
0.1
0.12
0.13-0.15 0.18-0.21
0.2
0.24
0.18
0.22
0.26-0.3 0.26-0.3
5.6 300
5 14.2
22 303
5.8 400
6 20.1
24 353
6.8 480
7 28.9
27 459
查表得 定量
(0.5-
σs
0.7)
8.8
9.8 10.9 12.9
640
720
900 1080
8 36.6
10
12
14
58 84.3
115
30
33
36
531
694
817
640
0.51
P0
＝
σ0×As
（等式2）
Po=(0.5-0.7)σs×As
（查表可
Po=(0.5-0.7)×640×245 得）
Po=78400-109760(N)
将Po带入等式1即可得： Mt=0.22×（78400109760）×20×10-3 Mt=345N.m-483N.m
4.8 320
4 8.78
20 245
值 查表得 值 查表得 螺纹直径 定量
值
σ0
As
Po
K
10-
d
3(N.m)
Mt
326.4 157 51244.8 0.22
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法兰螺栓预紧力的计算 Prepared on 22 November 2020
法兰螺栓预紧力的计算
对法兰的连接螺栓进行计算有时是必要的，下面根据GB150整理出关于螺栓预紧力的计算公式如下：
一、已知条件----垫片系数
Ko------预紧垫片系数，单位：mm，
Kd------常温下垫片材料变形阻力,单位：MPa
K1------操作垫片系数，单位：mm
已知条件----计算参数
三、计算：
预紧状态下最小螺栓载荷La=*Dg*Ko*Kd单位N
操作状态下最小螺栓载荷Lp=y*（*Dg2*p+*Dg*k1*p*Fs）单位N 预紧状态下需要的最小螺栓总截面积Aa=La/[σ]b，单位：mm2
操作状态下需要的最小螺栓总截面积Ap=Lp/[σ]b，单位：mm2
设计需要的螺栓总截面积：
取Aa和Ap中的较大者Am=Max（Aa，Ap）单位：mm
螺栓的螺纹底径d0=C
*
4单位：mm
A m/(3.14
*
n)
预紧状态下螺栓的设计载荷L=（Am+Ab）/2*[σ]b单位：N
操作状态下螺栓的设计载荷L=Lp单位：N。