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重型设备高强度地脚螺栓预紧力的确定 摘 要：高强度地脚螺栓广泛应用于机电设备安装领域，特备是重型设备的安装，而螺栓的预紧是安装过程中非常重要的环节。本文通过对螺栓连接受力变形图的分析及相关的计算来确定安装过程中预紧力的大小。 Abstract: High strength bolts are widely used in the field of electrical and mechanical equipment installation, Especially for the installation of heavy equipment, ,and bolt pretload is very important link in the installation process. In this paper will determine preload through the analysis of linking bolt’s stress deformation figure and related calculation. 关键词：高强度地脚螺栓 预紧力 预紧方法 Keywords: Hight strength foundation bolt Preload methods of bolt preload 1前言 如今，高强度地脚螺栓已广泛应用于机电设备安装工程中，而螺栓的预紧是安装过程中非常重要的环节，螺栓预紧的目的是增强联接的刚性、紧密性和防松能力,对于受拉螺栓,适当增加预紧力,还可提高螺栓的疲劳强度；对于受剪螺栓,预紧可增大联接中的摩擦力。 但是，在连接时预紧力应该多大？本文将通过分析和计算来确定。 2高强度螺栓的定义 用高强度钢制造的,或者需要施以较大预紧力的螺栓,皆可称为高强度螺栓.高强度螺栓多用于桥梁、钢轨、高压及超高压设备的连接高强度螺栓的材料35#钢或其它优质材料，制成后进行热处理，提高了强度。从强度等级上看：常用8.810.9级、12.9级高强度等级。1所示。 图1　螺栓延伸法预紧的受力与变形过程 1) 螺栓处于原始状态。如图1(a)所示。 2) 拉拔螺栓阶段。如图1(b)所示,先将拉拔器的内螺母与螺栓头联接,然后不断升高拉拔器液压张紧缸的油压,使螺栓受到轴向拉力F而拉伸伸长，整个螺栓联接的拉伸变形量为δ，此时,被联接件受到相同的压力F而压缩，其压缩变形量为δ2。通过拉拔后,螺母与被联接件产生了间隙δ1。 3) 拧紧螺母阶段。保持拉伸力不变,拨动张紧工具上的转轮,使螺母与被联接件的表面接触,如图1(c)所示,显然,螺母的行程为δ1，而螺栓实际拉伸量为 δ1 –δ2。 4) 预紧阶段。去除拉伸力,螺栓与被联接件欲恢复到原始状态。而由于在步骤3)中拧紧螺母,螺栓欲压缩变形δ1-δ2，螺栓与被联接件在变形协调条件下达到平衡，螺栓产生预紧力F0，整个预紧过程完成如图1(d)所示。 螺栓和被连接件的受力与变形关系可以线图表示。如图2所示，图中纵坐标代表力，横坐标代表变形。螺栓拉伸变形由坐标原点Ob向右量起；被连接件压缩变形的坐标由原点Om向左量起。图a、b分别表示螺栓和被连接件的受力与变形的关系。由图可见在连接尚未承受工作拉力F时，螺栓的拉力和被连接的压缩力都等于预紧力F0。因此为分析上的方便，可将图（a）和（b）合并成（c）。 （a） （b） （c） 图2 螺栓连接受力变形线图 如图2所示，当连接承受工作载荷F时，螺栓的总拉力为F2，相应的总伸长量为δ+δ2；被连接件的压缩力等于残余预紧力F1，相应的总压缩量为δm0=δm-δ2。由图可见，螺栓的总拉力F2等于残余应力F1与工作拉力之和，即 F2=F1+F 为保证连接的紧密性，防止连接受载后接和面间产生缝隙，应使F10.地脚螺栓推荐采用的F1为：F1≥F。 螺栓的预紧力F。与残余预紧力F1、总拉力F2的关系，由图2中的几何关系推出 F0/δ=tanθb=Cb F0/δ1=tanθm=Cm 式中，Cb、Cm分别表示螺栓和被连接件的刚度，均为定值。 由图2（c）得 F0= F1+（F-ΔF） （1） 按图中的几何关系得 ΔF/(F-ΔF)= δ2tanθb/δ2tanθm= Cb/ Cm 或 ΔF= CbF/（Cb+ Cm） （2） 将（2）带入（1）得螺栓的预紧力为 F0= F1+[1- Cb/（Cb+ Cm）]F= F1+ CmF/（Cb+ Cm） 螺栓的总拉力为