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螺紋緊固件應力截面積和承載面積

  • 應力截面積


    3.1  應力截面積的計算,見下面公式,如無特殊要求,取3位有效數字。

           或  As = 0.7854(d-0.9382P)2

            式中:As ——螺紋的應力面積,mm2

               d——外螺紋大徑的基本尺寸,mm;

               d2——螺紋中徑的基本尺寸,mm;

               d3——螺紋小徑的基本尺寸(d1)減去螺紋原始三角形高度(H)的1/6值,即:mm;

               H——螺紋原始三角形高度(H = 0.866025P),mm;

               P——螺距,mm;

               π——圓周率,π= 3.1416

    3.2  應力截面積值

         對粗牙螺紋M1~M68(GB 193)、細牙螺紋M8×1~M130×6(GB 193)的應力截面積(As)值,如下表所示。

    粗牙螺紋

    細牙螺紋

    螺紋直徑d

    mm

    螺距P

    mm

    應力截面積AS

    mm2

    螺紋直徑d

    mm

    螺距P

    mm

    應力截面積AS

    mm2

    1

    0.25

    0.46

    8

    1

    39.2

    1.1

    0.25

    0.588

    10

    1

    64.5

    1.2

    0.25

    0.732

    10

    1.25

    61.2

    1.4

    0.3

    0.983

    12

    1.25

    92.1

    1.6

    0.35

    1.27

    12

    1.5

    88.1

    1.8

    0.35

    1.7

    14

    1.5

    125

    2

    0.4

    2.07

    16

    1.5

    167

    2.2

    0.45

    2.48

    18

    1.5

    216

    2.5

    0.45

    3.39

    20

    1.5

    272

    3

    0.5

    5.03

    20

    2

    258

    3.5

    0.6

    6.78

    22

    1.5

    333

    4

    0.7

    8.78

    24

    2

    384

    4.5

    0.75

    11.3

    27

    2

    496

    5

    0.8

    14.2

    30

    2

    621

    6

    1

    20.1

    33

    2

    761

    7

    1

    28.9

    36

    3

    865

    8

    1.25

    36.6

    39

    3

    1030

    10

    1.5

    58

    45

    3

    1400

    12

    1.75

    84.3

    52

    4

    1830

    14

    2

    115

    56

    4

    2144

    16

    2

    157

    60

    4

    2490

    18

    2.5

    192

    64

    4

    2851

    20

    2.5

    245

    72

    6

    3460

    22

    2.5

    303

    76

    6

    3890

    24

    3

    353

    80

    6

    4340

    27

    3

    459

    85

    6

    4950

    30

    3.5

    581

    90

    6

    5590

    33

    3.5

    694

    95

    6

    6270

    36

    4

    817

    100

    6

    7000

    39

    4

    976

    105

    6

    7760

    42

    4.5

    1120

    110

    6

    8560

    45

    4.5

    1310

    115

    6

    9390

    48

    5

    1470

    120

    6

    10300

    52

    5

    1760

    125

    6

    11200

    56

    5.5

    2030

    130

    6

    12100

    60

    5.5

    2360

     

     


    64

    6

    2680

     

     


    68

    6

    3060






  • 承載面積


    4.1  承載面積的計算涉及眾多因素,如緊固件的支承面形狀、尺寸、螺栓和螺釘通孔的大小、有無墊圈面或墊圈等。常用支承面形狀的計算公式,如下表所示。如無特殊要求,取3位有效數字。


    支承面的形狀

    承載面積的計算公式

    圓 形

    六角形

    方 形

        注:Ab1——圓形支承面的承載面積,mm2

                Ab2——六角形支承面的承載面積,mm2

                Ab3——方形支承面的承載面積,mm2

                dw——支承面或墊圈面直徑,mm2,見GB 5276;

                S——六角或方形的對邊寬度,mm,見GB 5276;

                dh——螺栓或螺釘通孔直徑,mm,按GB 5277選取;

                 π——圓周率,π=3.1416。


    4.2  典型的螺紋緊固件的承載面積(Ab)值及承載面積(Ab)與應力截面積(As)之比(Ab/As以下簡稱面積比),如下圖及表3~表5所示。

     

     

    表3

    螺紋緊固件

    螺栓或螺釘

    通孔直徑dh

    mm

    面積比

    Ab/As

    種類

    對邊寬度S

    mm

    墊圈面

    螺紋公稱直徑d

    mm

    六角頭螺栓

    标準系列

    3~80

    按GB 5277

    (無内倒角)或

    GB 152.2~152.4

    見表4

    加大系列

    12~39

    内六角螺釘

    /

    1.6~36

    見表5

    方頭螺栓

    标準系列

    10~48

    六角法蘭面螺栓

    标準系列

    5~16

    盤頭螺釘

    /

    1.6~10

      注:

        1. 六角頭螺栓的标準系列、加大系列,按GB 3104選取;方頭螺栓按GB 8選取;内六角螺釘,按GB 70,選取,六角法蘭面螺栓,桉GB 5787選取,盤頭嫘釘,按GB 67或GB 818選取。

        2. 當螺母支承面的形狀、尺寸與表中六角頭螺栓、方頭螺栓、六角法蘭面螺栓相同時,表4和表5也适用于該螺母。


    表4

    螺紋規格

    螺栓或

    螺釘通孔直徑dh

    mm

    六角頭螺栓的承載面積與應力面積之比

    六角标準系列

    六角墊圈面标準系列

    六角加大系列

    六角墊圈面加大系列

    粗牙

    細牙

    對邊寬度

    S

    mm

    承載面積

    Ab2

    mm2

    面積比

    Ab2/AS

    支承面

    直徑

    dw=0.95S

    mm

    承載面積

    Ab1

    mm2

    面積比

    Ab1/AS

    對邊寬度

    S

    mm

    承載面積

    Ab2

    mm2

    面積比

    Ab2/AS

    支承面

    直徑

    dw=0.95S

    mm

    承載面積

    Ab1

    mm2

    面積比

    Ab1/AS

    M3

    /

    3.4

    5.5

    17.1

    3.4

    5.22

    12.3

    2.4

    /

    /

    /

    /

    /

    /

    M4

    /

    4.5

    7

    26.5

    3

    6.65

    18.8

    2.1

    /

    /

    /

    /

    /

    /

    M5

    /

    5.5

    8

    31.7

    2.2

    7.6

    21.6

    1.5

    /

    /

    /

    /

    /

    /

    M6

    /

    6.6

    10

    52.4

    2.6

    9.5

    36.7

    1.8

    /

    /

    /

    /

    /

    /

    M7

    /

    7.6

    11

    59.4

    2.1

    10.45

    40.4

    1.4

    /

    /

    /

    /

    /

    /

    M8

    M8×1

    9

    13

    82.7

    2.3(2.1)

    12.35

    56.2

    1.5(1.4)

    /

    /

    /

    /

    /

    /

    M10

    M10×1.25

    11

    16

    127

    2.2(2.1)

    15.2

    86.4

    1.5(1.4)

    /

    /

    /

    /

    /

    /

    M12

    M12×1.25

    13.5

    18

    137

    1.6(1.5)

    17.1

    86.5

    1(0.94)

    21

    239

    2.8

    19.95

    169

    2

    M14

    M14×1.5

    15.5

    21

    193

    1.7(1.5)

    19.95

    124

    1.1(0.99)

    24

    310

    2.7

    22.8

    220

    1.9

    M16

    M16×1.5

    17.5

    24

    258

    1.6(1.5)

    22.8

    168

    1.1(1.0)

    27

    391

    2.5

    25.65

    276

    1.8

    M18

    M18×1.5

    20

    27

    317

    1.7(1.5)

    25.65

    203

    1.1(0.94)

    30

    461

    2.4

    28.5

    324

    1.7

    M20

    M20×1.5

    22

    30

    399

    1.6(1.5)

    28.5

    258

    1.1(0.95)

    /

    /

    /

    /

    /

    /

    M20

    M20×1.5

    22

    /

    /

    /

    /

    /

    /

    34

    621

    2.5

    32.3

    439

    1.8

    M22

    M22×1.5

    24

    /

    /

    /

    /

    /

    /

    36

    670

    2.2

    34.2

    466

    1.5

    M22

    M22×1.5

    24

    34

    549

    1.8(1.6)

    32.3

    367

    1.2(1.1)

    /

    /

    /

    /

    /

    /

    M24

    M24×2

    26

    36

    591

    1.7(1.5)

    34.2

    388

    1.1(1.0)

    41

    925

    2.6

    38.95

    661

    1.9

    M27

    M27×2

    30

    41

    749

    1.6(1.5)

    38.95

    485

    1.1(0.98)

    46

    1130

    2.5

    43.7

    793

    1.7

    M30

    M30×2

    33

    46

    977

    1.7(1.6)

    43.7

    645

    1.1(1.1)

    50

    1310

    2.3

    47.5

    917

    1.6

    M33

    M33×2

    36

    50

    1150

    1.7(1.5)

    47.5

    754

    1.1(0.99)

    55

    1600

    2.3

    52.25

    1130

    1.6

    M36

    M36×3

    39

    55

    1430

    1.8(1.7)

    52.25

    950

    1.2(1.1)

    60

    1920

    2.4

    57

    1360

    1.7

    M39

    M39×3

    42

    60

    1730

    1.8(1.7)

    57

    1170

    1.2(1.1)

    65

    2270

    2.3

    61.75

    1610

    1.6

    M42

    /

    45

    65

    2070

    1.8

     

    M45

    /

    48

    70

    2430

    1.9

    M48

    /

    52

    75

    2750

    1.9

    M52

    /

    56

    80

    3080

    1.8

    M56

    /

    62

    85

    3240

    1.6

    M60

    /

    66

    90

    3590

    1.5

    M64

    /

    70

    95

    3970

    1.5

    M68

    /

    74

    100

    4360

    1.4

    /

    M72×6

    78

    105

    4770

    (1.4)

    /

    M76×6

    82

    110

    5200

    (1.3)

    /

    M80×6

    86

    115

    5640

    (1.3)

       注:

        1. 螺栓或螺釘通孔直徑dh,按GB 5277中等裝配系列(無内倒角)的基本尺寸選取;

        2. 對邊寬度S,見六角支承面圖,按GB 3104的基本尺寸選取;

        3. 墊圈面直徑dw,見六角墊圈面圖,按dw=0.95S計算;

        4. 括号内的面積比(Ab/AS)适用于細牙螺紋。


    表5

    螺紋

    規格

    螺栓或螺釘

    通孔直徑dh

    mm

    螺栓及螺釘的承載面積與應力截面積之比

    内六角螺釘

    方頭螺栓

    六角法蘭面螺栓

    盤頭螺釘

    支承面

    直徑dw

    mm

    承載面積

    Ab1

    mm2

    面積比

    Ab1/As

    對邊

    寬度S

    mm

     

    承載面積

    Ab3

    mm2

    面積比

    Ab3/As

    支承面

    直徑dw

    mm

    承載面積

    Ab1

    mm2

    面積比

    Ab1/As

    支承面

    直徑dw

    mm

    承載面積

    Ab1

    mm2

    面積比

    Ab1/As

    M1.6

    1.8

    2.72

    3.27

    2.57

    /

    /

    /

    /

    /

    /

    3.2

    5.5

    4.3

    M2

    2.4

    3.4

    4.56

    2.2

    /

    /

    /

    /

    /

    /

    4

    8.04

    3.9

    M2.5

    2.9

    4.18

    7.12

    2.1

    /

    /

    /

    /

    /

    /

    5

    13

    3.8

    M3

    3.4

    5.07

    11.11

    2.21

    /

    /

    /

    /

    /

    /

    5.6

    15.6

    3.1

    M4

    4.5

    6.53

    17.59

    2

    /

    /

    /

    /

    /

    /

    8

    34.4

    3.9

    M5

    5.5

    8.3

    30.35

    2.14

    /

    /

    /

    9.4

    45.64

    3.2

    9.5

    47.1

    3.3

    M6

    6.6

    9.38

    34.89

    1.74

    /

    /

    /

    11.6

    71.47

    3.6

    12

    78.9

    3.9

    M8

    9

    12.33

    55.79

    1.52

    /

    /

    /

    14.9

    110.75

    3

    16

    137

    3.7

    M10

    11

    15.33

    89.54

    1.54

    16

    161

    2.8

    18.7

    179.61

    3.1

    20

    219

    3.8

    M12

    13.5

    17.23

    90.02

    1.07

    18

    181

    2.1

    22.6

    258.01

    3.1

     

     

     

    M14

    15.5

    20.17

    130.83

    1.14

    21

    252

    2.2

    26.4

    358.7

    3.1

    M16

    17.5

    23.17

    181.11

    1.15

    24

    335

    2.1

    30.6

    494.89

    3.2

    M18

    20

    /

    /

    /

    27

    415

    2.2

     

     

     

    M20

    22

    28.87

    274.48

    1.12

    30

    520

    2.1

    M22

    24

    /

    /

    /

    34

    704

    2.3

    M24

    26

    34.81

    420.77

    1.19

    36

    765

    2.2

    M27

    30

    /

    /

    /

    41

    974

    2.1

    M30

    33

    43.61

    638.4

    1.14

    46

    1261

    2.2

    M33

    36

    /

    /

    /

    /

    /

    /

    M36

    39

    /

    973.47

    1.19

    55

    2170

    2.7

    M39

    42

    /

    /

    /

    /

    /

    /

    M42

    45

    /

    /

    /

    65

    2635

    2.4

    M45

    48

    /

    /

    /

    /

    /

    /

    M48

    52

    /

    /

    /

    75

    3501

    2.4

    M52

    56

    /

    /

    /

     

      注:

        1. 螺栓或螺釘通孔直徑db,按GB 5277中等裝配系列(無内倒角)的基本尺寸選取;
        2. 内六角螺釘的支承面直徑dw,按GB 70的“dwmin”值選取;
        3. 方頭螺栓(标準型)的對邊寬度,桉GB 8(即GB 3104标準系列)的“Smax”值選取;
        4. 六角法蘭面螺栓的支承面直徑dw,按GB 5787的“dwmin”值選取;
        5. 盤頭螺釘的支承面直徑dw,按GB 67或GB 818的“dkmax”值選取。


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注:數據僅供參考!
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