预紧螺栓组连接的受力分析

螺栓组连接受力分析时，假设螺栓为弹性体，其变形在弹性范围内；且每个螺栓的预紧力相同；接合面的压强均布；被连接件为刚体；受载后接合面仍保持平面接触。预紧螺栓组连接受力分析见下表

螺栓组连接的载荷和螺栓的布置

工作要求

螺栓所受载荷

承受轴向力Q的螺栓组

载荷垂直于连接的接合面，并通过螺栓组的形心

连接应预紧，受载后应保证其紧密性

当各螺栓截面直径一样时，各螺栓所受拉力F均相等，为

式中　Q——螺栓组所受轴向外力；

Z——螺栓组的螺栓个数

承受横向力R的普通螺栓组

连接应预紧，受横向载荷后，被连接件间不得有相对滑动

其工作原理是靠拧紧螺栓后，在其接合面间会产生摩擦力，靠接合面间的摩擦力来平衡外力R。这时螺栓只受预紧力，当各螺栓截面直径一样时，各螺栓所受预紧力F' 相等并集中作用在螺栓中心处，根据平衡条件得

式中　R———螺栓组所受横向外力；

Z——螺栓组的螺栓个数；

m——摩擦面数量，等于被连接件数量减一；

μ——连接摩擦副的摩擦因数，见表预紧连接结合面的摩擦因数μ值；

k_f——考虑摩擦因数的不稳定性而引入的可靠性系数，可取1.2～1.5

承受横向力R的铰制孔螺栓组

由于需要拧紧各螺栓，连接中就有预紧力和摩擦力，但一般忽略不计。由于板是弹性体，对于受横向力的铰制孔螺栓组，沿受力方向布置的螺栓不宜超过6～8个，以免各螺栓严重受力不均匀

连接应预紧，受横向载荷后，被连接件间不得有相对滑动

其工作原理是靠螺栓受剪和螺栓与被连接件相互挤压时的变形来平衡横向载荷R。这时螺栓受剪切力，各螺栓所受剪切力F_s大小相等，为

式中　R——螺栓组所受横向外力；

Z——螺栓组的螺栓个数

连接承受旋转力矩T的螺栓组

作用在连接结合面的旋转力矩T

连接应预紧，受旋转力矩后，被连接件不得有相对滑动

用普通螺栓组连接承受旋转力矩T，其工作原理是靠拧紧螺栓后，靠接合面间的摩擦力矩来平衡旋转力矩T。在此假设各螺栓所受的预紧力相等，即在接合面产生的摩擦力相等，并集中在螺栓中心处，其方向与螺栓中心至底板旋转中心的连线垂直，每个螺栓预紧后在接合面间产生的摩擦力矩之和必与旋转力矩T相平衡。各螺栓所受预紧力相等，为

式中　T——螺栓组所受旋转力矩；

r——螺栓中心至底板旋转中心的距离；

μ——连接摩擦副的摩擦因数，见表预紧连接结合面的摩擦因数μ值；

k_f——考虑摩擦因数的不稳定而引入的可靠性系数，可取1.2～1.5

用铰制孔螺栓组连接承受旋转力矩T，其工作原理是靠螺栓与被连接件间相互剪切挤压来平衡旋转力矩T。各螺栓所受到的剪切力集中作用在螺栓中心处，其方向与螺栓中心至底板旋转中心的连线垂直，各螺栓受力与其到中心的距离成正比，所以距离螺栓组形心最远处的螺栓受横向剪切力最大，为

承受翻转力矩M的普通螺栓组

对受翻转力矩M作用的螺栓组连接不但要对螺栓组进行受力分析，还要对接合面的受力情况进行受力分析，防止接合面被压溃或分离

连接应预紧，受载后，接合面不允许开缝和压溃

受翻转力矩M作用后，对称轴线左侧的螺栓被进一步拉紧，其螺栓的轴向拉力进一步增大，对称轴线右侧的螺栓被放松，螺栓的预紧力也被减小。因各螺栓的受力与其到对称轴线的距离是成正比的，故距离螺栓组对称轴最远的螺栓所受拉力最大，为

式中　M——螺栓组所受翻转力矩；

r——螺栓中心至底板对称轴线的距离

保证接合面最大受压处不压溃的条件是

保证接合面最小受压处不分离的条件是

式中　A——螺栓组底板接合面受压面积；

W——螺栓组底板接合面的抗弯截面系数；

σ_pp——接合面许用挤压应力，见表底板螺栓联接结合面的许用挤压应力σ_pp

注：在实际应用中，螺栓组的受力经常是上所述四种情况的不同组合。无论螺栓组受力情况如何，均可利用受力分析方法，将各种受力状态转化为上述四种基本受力状态的组合。