首先给出螺栓的参考标准扭矩值,由于计算时所选的系数不同,计算出来的拧紧扭矩也是有差异的,所以以下的数值是选用拧紧扭矩的参考数值。
碳钢螺栓的推荐安装扭矩数值(黑色氧化)
碳钢螺栓的推荐安装扭矩数值(镀锌)
不锈钢螺栓的推荐安装扭矩数值。
上面的值是怎么来的了?我们从螺栓的拧紧过程中推导出下面的公式(详细的推导过程见最下面)。
这是一个比较精确的理论公式,但非常复杂,需要知道很多个参数,不便于工程应用。为了简化,进行处理简化,得到下面的公式

T = K × d2 × Fm

d2为螺栓节径直径

Fm为螺栓预紧力,即预载,也是螺栓不受载荷时,安装后螺栓所受到的轴向力,也是夹紧力。那么这个值怎么取值了。其通常为螺栓proof load75%

螺纹连接-拧紧扭矩和预紧力

螺栓的proof load定义为能够施加给螺栓的最大拉力,且该力不会导致螺栓发生塑性变形。材料在受力达到其名义预应力载荷(通常为屈服强度的 85%至 95%)时必须仍处于弹性阶段。可接受的螺栓夹紧载荷通常为proof load的 75%proof load 可根据ISO898-1查询。

K是扭矩系数,对于一般的标准螺栓应用来说,其取值一般为0.14~0.26之间,一般取0.2即可。

这样我们就可以很轻松的粗略估算出螺栓的安装扭矩了,值得注意的是公式中的两个摩擦系数是一个非常重要的数值,我们的拧紧扭矩只有10%提供有效夹紧力,大约90%的扭矩都消耗在螺栓头部的摩擦以及螺纹之间的摩擦。有案例就是供应商改变了螺栓的润滑,或者改变了物体表面的粗糙度,导致了螺栓被拧断的情况。

关于拧紧扭矩和预紧力的关系,下面给出详细的推导过程。