预紧力的控制

预紧力的大小需根据螺栓组受力的大小和连接的工作要求决定。设计时首先保证所需的预紧力，又不应使连接的结构尺寸过大。一般规定拧紧后螺纹连接件预紧应力不得大于其材料的屈服点σ_s的80%。对于一般连接用钢制螺栓，推荐的预紧力F' 计算如下：

碳素钢螺栓　　　　F' ＝(0.6～0.7)σ_sA_s

合金钢螺栓　　　　F' ＝(0.5～0.6)σ_sA_s

式中　σ_s——螺栓材料的屈服点，MPa；

A_s——螺栓公称应力截面积，mm²；

式中　d₁——外螺纹小径，mm；

d₂——外螺纹中径，mm；

d₃——螺纹的计算直径，mm；

H——螺纹原始三角形高度，mm

对于重要的螺纹连接，必须有一套控制和测量预紧力的方法，常用的控制方法见下表

控制和测量螺栓预紧力的方法

控制预紧力的方法

特点和应用

感觉法

靠操作者在拧紧时的感觉和经验。拧紧4.6级螺栓施加在扳手上的拧紧力F如下：

M6

M8

M10

M12

M16

M20

45N

70N

130N

180N

320N

500N

只加腕力

加腕力和肘力

加全手臂力

加上半身力

加全身力

加上全身重量

最经济简单，一般认为对有经验的操作者，误差可达±40%，用于普通的螺纹连接

力矩法

用测力矩扳手或定力矩扳手控制预紧力，是国内外长期以来应用广泛的控制预紧力的方法。费用较低，一般认为误差有±25%。若表面有涂层、支承面，螺纹表面质量较好，力矩扳手示值准确，则误差可显著减小。有润滑的控制效果较好

测量螺栓伸长法

用于螺栓在弹性范围内时的预紧力控制。误差在±3%～5%，使用麻烦，费用高。用于特殊需要的场合

螺母转角法

螺栓预紧达到预紧力F' 时，所需的螺母转角θ由下式求得：

式中　P——螺距，mm；

C_L——螺栓的刚度，N/mm

式中　E_L——螺栓材料的弹性模量，MPa；

A——螺栓光杆部分截面积，mm²；

A_s——螺栓的公称应力截面积，mm²

L₁、L₂、L₃见下图，钢螺栓与钢螺纹孔L₃＝0.5d；钢螺栓与铸铁螺纹孔L₃＝0.6d

采用此法，需先把螺栓副拧紧到“紧贴”位置，再转过角度θ。误差在±15%。在美国和德国的汽车工业和钢结构中广泛使用

应变计法

在螺栓的无螺纹部分贴电阻应变片，以控制螺栓杆所受拉力，误差可控制在±1%以内，但费用昂贵

螺栓预胀法

对于较大的螺栓，如汽轮机螺栓，用电阻丝加热到一定温度后拧上螺母(不预紧)，冷却后即产生预紧力。通过控制加热温度即可控制预紧力

液压拉伸法

用专门的液压拉伸装置拉伸螺栓，使其受一定轴向力，拧上螺母后，除去外力即可得到预期的预紧力