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螺栓连接中先松的螺栓,更不容易断?

螺栓连接中先松的螺栓,更不容易断?

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最近螺丝君看到一篇文章,认为这个话题非常好,从实际案例及分析结果,来颠覆额大家对“螺栓松动谁先断裂”的先前认知。
首先,要搞清楚松的程度和螺栓组承受什么样的载荷?才能判断先松的螺栓会不会先断?
下面,分三种情况,进行讨论。
一、如果是仅承受静载荷
先松的那颗螺栓是不会先断的,螺栓松了,说明预紧力变小了,或预紧力为零了,预紧力越小,在外载荷作用下螺栓综合工作应力越小,工作应力最小的螺栓在静载荷工况下,当然不会先断。

现以法兰连接的中的螺栓连接为例,看看如果有一个螺栓松了,螺栓的受力情况会怎样,如下法兰由8个M16的10.9级螺栓连接,螺栓编号如下:

正常情况下,螺栓是施加了同样的预紧力的,假定螺栓的预紧力为98KN,如果有一个螺栓松了,说明预紧力降低了,或者没有预紧力了,这里把螺栓1的预紧力设为30KN,比其他螺栓的预紧力少了68KN,在法兰承受600KN拉力时,看看螺栓的受力有什么不同;

螺栓的受力情况如下表所示;

有分析结果可知,由于螺栓1的松弛,改变了所有螺栓的受力分布,松弛的螺栓承受的拉力小了,而紧邻松弛螺栓的两颗螺栓(2号和8号螺栓)承受的拉力变大,拉力大也就意味着内应力比较大,如果载荷继续增加,这两个螺栓会先断。
二、如果螺栓组承受疲劳载荷
螺栓完全松了(即没有预紧力了),即使在外载荷作用下,螺栓也不会受力,它紧邻的螺栓承担了它该承受的力,因此先松的螺栓不会先断,它邻近的螺栓可能先断。

还以法兰连接为例,一个螺栓完全松弛了,即预紧力为零了,其他螺栓预紧力还为98KN,

从以上结果可以看到,完全松弛的螺栓在法兰连接承受外载荷时,也不承受拉力,即拉力为零。当法兰承受0至600KN的交变载荷时,每个螺栓的拉力变化范围为:

由螺栓的疲劳特性可知,螺栓的应力变化范围越大,发生疲劳断裂越早。及疲劳寿命越短。
因此,完全松弛的螺栓两侧紧邻的两颗螺栓最先发生疲劳断裂,而完全松弛的螺栓不会断裂。
三、如果螺栓仅是预紧力降低了
那么在疲劳载荷作用下,他的综合应力变化范围就会变大,疲劳寿命就会比设计寿命降低,可能先发生疲劳断裂。

假定螺栓的预紧力为98KN,如果有一个螺栓松了,说明预紧力降低了,或者没有预紧力了,这里把螺栓1的预紧力设为30KN,比其他螺栓的预紧力少了68KN,在法兰承受0至600KN交变拉力时,计算螺栓的受力及拉力变化范围:

从上表计算结果可以看出,未完全松弛螺栓和他紧邻的两颗螺栓的受力变化范围比较大,因此未完全松弛的螺栓和两侧紧邻的两颗螺栓最先发生疲劳断裂。

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