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俺也出一道计算练习题——螺栓计算

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发表于 2013-7-20 19:28:49 | 显示全部楼层 |阅读模式
最近论坛里有不少出题的帖子,俺手里有道题,也想拿上来分享一下。

bolt2013-7.JPG

题目在上面这张图片里。
考虑有些朋友是用手机上论坛,以及有的朋友可能未登录而看不到图片。
所以这里再文字介绍一下。

水平放置的两块钢板,一上一下摞在一起,中间用一根竖直的螺栓螺母连接。
上下的钢板分别受到向上向下的拉力,拉力过大时需要螺栓断开,保全其他零件。
螺栓规格为M24、8.8。其中间的部分,用车床将其车细一些以容易断开。
要求拉力达到3吨时,螺栓断开。求解:螺栓细部的直径,和组装时的螺母扭矩。

回答请给出计算式,最好附有说明文字。
------------------------------------------------------------------------------------------------
顺便谈一点别的。

前几天论坛里讨论搞设计要不要计算,有了很多议论。
感觉一些讨论都纠结于“要计算”还是“不要计算”,每一方都举出对方情况的负面例子。
实际上,从思维方式来谈论的话,现实中的问题,有些事情不是非黑即白的,两个极端都不可取。
还有一种答案是“有时候需要计算,有时候不需要计算”,像是废话,但事实就是这样。
需要做到的是:“到了需要计算的时候能够知道原理,而不是毫无头绪没有理论基础”,那就好了。

事实上,“不要计算”分为两种情况。
一种情况是“不懂原理,只凭经验,来照着做,不去计算”;
另一种是“懂得原理,但是凭借经验,来提出方案,不去具体计算”;
如果是前者,那样下去是不太好的,有一点需要改进的地方。

话说回来,本帖出的题目,没有多少绕弯的地方,只是一些公式的应用而已。
如果有朋友对相应公式不熟悉的话,那么以这道实际应用题为契机,
来查找并熟悉一下相关公式,有了一些收获,也就好了。
当然俺的解答也不一定是最优的,也希望和各位朋友共同讨论,相互切磋。

以上。
Best Regards。

by 子子

点评

非常感谢大家的积极参与,在第45楼俺写了关于本题目的一些分析及计算方法,希望能够提供一些参考。如有错漏,还望委婉指正,谢谢。  发表于 2013-7-22 22:40

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LIAOYAO + 1 学习
好方案 + 1 好记性,不如烂笔头。
野嘉森 + 1

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发表于 2013-7-20 19:52:00 | 显示全部楼层
本帖最后由 angel1399793 于 2013-7-20 19:54 编辑

细部的截面积乘以材料的屈服强度等于3T的力。
至于螺母的扭矩?轴向静载荷需要算扭矩?怎么算?求大侠讲解

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断裂,应该是强度极限σb吧  发表于 2013-7-24 08:41
非铰制孔螺栓连接 用拉力除以3/4计算 就是考虑进去扭矩  发表于 2013-7-22 23:22
螺距上扭矩会产生一定的拉力,这部分拉力在计算应力口截面积时要考虑进去。  发表于 2013-7-20 22:01
思路有偏差,你再好好考虑一下。  发表于 2013-7-20 21:28
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发表于 2013-7-20 19:55:53 来自手机 | 显示全部楼层
能查到M24截面积是353平方毫米。8.8级别屈服载荷23757千克力。相乘得到拉伸载荷。楼下继续吧。

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屈服载荷 已经是面积乘以屈服强度的结果,所以不用再做乘法了。  发表于 2013-7-20 21:29
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发表于 2013-7-20 20:48:19 来自手机 | 显示全部楼层
本帖最后由 zw1967 于 2013-7-20 20:51 编辑

7.56
对吗?

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谢谢您的计算,抱歉不对,你和2楼的思路一样,计算时只考虑了拉力。受力关系还需要分析一下。  发表于 2013-7-20 21:31
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发表于 2013-7-20 21:24:06 | 显示全部楼层
对于高强度螺栓,由于有预紧力的存在,拉力必须先抵抗掉预紧力,然后才是将杆拉断,而预紧力是靠安装时加的扭矩决定的,思路就是这样

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谢谢回帖,后半部分是对的,前半部分貌似和我想得不太一样。  发表于 2013-7-20 22:00
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发表于 2013-7-20 21:38:53 | 显示全部楼层
个人觉得螺栓所受载荷得是预紧力和受力的和

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谢谢回帖,我也是这么理解的,画图之后才分析出来。  发表于 2013-7-20 22:01
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发表于 2013-7-20 22:03:00 | 显示全部楼层
俺不想说俺懒得具体去算,俺说俺不会算可以吗?

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那就该提供具体的工作环境。  发表于 2013-7-21 21:39
只是有的情况下,客户只是提出了负载3吨断裂的要求,预紧力多少需要设计者来决定。就好比设计一个钢架子,客户只提出负载,至于具体每个螺栓的拧紧扭矩,客户一般是不会去规定,而需要这边来提出的。或许是这样吧。  发表于 2013-7-21 21:31
真要是实际的工程,更需要这些参数。  发表于 2013-7-21 17:01
问题是一个实际工程问题摆在那里,直接告诉人家无解就等于是什么也没做,不太好。  发表于 2013-7-20 23:55
没有这个值,结果只能是俩者的一个数学表达式,无解  发表于 2013-7-20 22:33
你要给大家提供一个预紧力的具体值。  发表于 2013-7-20 22:24
当然可以,术业有专攻,等以后有了解答之后欢迎再来捧场。  发表于 2013-7-20 22:20
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发表于 2013-7-20 22:24:18 | 显示全部楼层
由于螺栓及被连接件的弹性变形,螺栓的总拉力除了与预紧力和工作拉力之外,还与螺栓的刚度及被连接件的刚度有关。预紧力由拧紧螺母时的扭矩决定。

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发表于 2013-7-20 23:19:04 | 显示全部楼层
jixiegaga 发表于 2013-7-20 22:24
由于螺栓及被连接件的弹性变形,螺栓的总拉力除了与预紧力和工作拉力之外,还与螺栓的刚度及被连接件的刚度 ...

这才是正解

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发表于 2013-7-20 23:31:23 | 显示全部楼层
承受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接
设所需工作拉力F0,工作拉力F,螺栓总拉力F2=F0+cb/cb+cm F=F0+0.3F=30KN,
3.jpg

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预紧力应该是1.3F  发表于 2013-7-22 09:03
谢谢回帖,以及你的图片。不过抱歉没看出来预紧力是多少。  发表于 2013-7-20 23:53
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