计算参数

基于 ISO 898、ASME B1.1 和 VDI 2230









计算结果

建议扭矩：
—
目标预紧力：
—
摩擦系数（k 系数）：
—
最小-最大扭矩范围：
—

紧固指南：

步骤1： 用手拧紧直至紧贴
第 2 步： 施加 30% 的最终扭矩
步骤3： 施加 70% 的最终扭矩
步骤4： 以平稳运动施加 100% 的最终扭矩

计算器的工作原理

参考标准

国际标准：

  • VDI 2230:2015 – 高应力螺栓连接的系统计算
  • ISO 898-1 – 紧固件机械性能 – 螺栓、螺钉和螺柱
  • ASME B1.1 – 统一英制螺纹
  • DIN 946 – 螺纹紧固件的扭矩-预紧力关系
  • ECSS-E-HB-32-23A – 螺纹紧固件手册 (ESA)

基本扭矩公式

所需拧紧扭矩的计算公式为：

T = k × F × d

在哪里？

  • T — 紧固扭矩（N·m）
  • k — 扭矩系数（通常为0.15-0.25）
  • F — 所需预紧力（N）
  • d — 螺栓公称直径（m）

预紧力计算

预紧力由以下因素决定：

F = σ_y × A_s × 利用率

在哪里？

  • σ_y — 螺栓材料的屈服强度（MPa）
  • 作为 — 拉伸应力面积（mm²）
  • 利用率 — 使用的屈服强度百分比

K系数（扭矩系数）

k 系数取决于螺纹和轴承表面摩擦：

  • 干燥/未润滑： k = 0.20-0.25
  • 轻轻抹油： k = 0.15-0.18
  • 二硫化钼： k = 0.10-0.12
  • PTFE涂层： k = 0.08-0.10

螺栓强度等级

公制螺栓等级表示抗拉强度和屈服强度：

  • 8.8 类： 抗拉强度800MPa，屈服强度640MPa
  • 10.9 类： 抗拉强度1000MPa，屈服强度900MPa
  • 12.9 类： 拉伸强度1200MPa，屈服强度1080MPa

重要注意事项

  • 始终使用校准的扭矩工具
  • 组装前清洁螺纹
  • 对关键接头逐步施加扭矩
  • 考虑软接头的扭矩松弛
  • 考虑锁紧螺母的预紧扭矩
  • 如果需要，在初始稳定后重新拧紧

安全因素

  • 静载荷： 75-85% 的典型产量
  • 动态载荷： 建议产量为 50-65%
  • 关键安全： 需要进行额外分析
  • 重复使用的螺栓： 减少扭矩10-20%

使用示例和价值选择指南

示例1：泵法兰连接

设想： 用联轴器防护罩将泵连接到电机

  • 螺栓尺寸： M12
  • 年级： 8.8
  • 润滑： 轻轻抹油
  • 预载： 75%（标准）
  • 关节类型： 硬质（钢对钢）
  • 方法： 手动扭矩扳手
  • 结果： 78 牛·米（58 英尺·磅）
  • 请注意： 以十字形拧紧
示例2：压力容器法兰

设想： 高压蒸汽管道用缠绕垫片

  • 螺栓尺寸： M20
  • 年级： 10.9
  • 润滑： 二硫化钼
  • 预载： 85%（高性能）
  • 关节类型： 软（带垫圈）
  • 方法： 液压张紧器
  • 结果： 340 牛·米（251 英尺·磅）
  • 批判的： 遵循 ASME PCC-1 序列
示例 3：发动机盖螺栓

设想： 汽车发动机气缸盖总成

  • 螺栓尺寸： M10
  • 年级： 12.9
  • 润滑： 机油
  • 预载： 90%（最大）
  • 关节类型： 螺纹孔
  • 方法： 扭矩+角度
  • 结果： 65 N·m + 90°转弯
  • 请注意： 扭矩屈服应用

如何选择价值观

螺栓等级选择
  • 4.6班/2年级：
    • 非关键应用
    • 仅限轻载
    • 低成本选择
  • 8.8 班/5 年级：
    • 通用工程
    • 最常见的选择
    • 良好的强度/成本比
  • 10.9班/8年级：
    • 高强度应用
    • 动态载荷
    • 可以减少螺栓数量
  • 12.9 类：
    • 最大强度
    • 关键应用
    • 需要特殊处理
润滑选择
  • 干燥（k=0.20）： 不一致的结果，尽可能避免
  • 轻质油（k=0.15）： 标准选择，始终如一
  • 钼膏（k=0.10）： 高负荷，不锈钢
  • 聚四氟乙烯（k=0.08）： 最低摩擦，精确预紧
  • 防卡： 使用制造商指定的 k 因子
预载选择指南
  • 50% 产量：
    • 振动设备
    • 频繁拆卸
    • 铝制部件
  • 75%产量：
    • 标准静态关节
    • 钢组件
    • 大多数应用程序
  • 85-90%产量：
    • 关键关节
    • 不允许关节分离
    • 仅限工程应用
关节类型考虑
  • 硬接头：
    • 金属与金属接触
    • 尽量减少放松
    • 适用标准扭矩值
  • 软接头：
    • 垫圈、O 形圈
    • 预计10-20%放宽
    • 可能需要重新拧紧
  • 螺纹孔：
    • 检查螺纹啮合（2×D 最小值）
    • 警惕触底反弹
    • 考虑使用铝螺旋线圈
拧紧顺序
  • 4 螺栓模式： 十字图案（1-3-2-4）
  • 6 螺栓模式： 星形图案
  • 圆形法兰： 180° 对立，然后 90°
  • 多次通过： 30% → 70% → 100% → 验证
  • 大法兰： 使用 ASME PCC-1 传统方法