空心螺栓装配，扭矩和轴力是多少？该如何计算？

背 景

最近有小伙伴遇到空心螺栓装配，问螺丝君如何设置拧紧扭矩？有没有参考规范？螺丝君之前发过不同等级、尺寸和摩擦系数状态的合适工艺扭矩和轴力，如下图所示。

需要注意的是，该数值仅适合实心螺栓的拧紧装配，那么，空心螺栓的拧紧扭矩该如何设置？螺丝君本着“授人以鱼，不如授人以渔”，详细推导出空心螺栓拧紧轴力和扭矩的计算公式，各位小伙伴在应用时只需要将相关参数带入公式计算即可获得拧紧轴力和扭矩。

一 、空心螺栓的扭矩和轴力计算公式推导

公式中符号含义：

空心螺栓的最小截面积计算公式：

屈服状态空心螺栓极惯性矩：

复合应力计算公式：

正应力计算公式：

切应力计算公式：

由公式3可得：

由公式6可得：

当复合应力达到屈服强度时，σred=RP0.2 min，并取安全系数ν。

螺纹扭矩的计算公式：

由公式1、公式2、公式4、公式5、公式9可得下式：

将公式10带入公式8中，可得下式：

参考VDI2230，ν：螺栓利用率通常取0.9。

拧紧扭矩的计算公式如下：

当db：螺栓空心直径为0时，公式11和公式12即为计算实心螺栓的计算公式。

二、 空心螺栓的应用

空心螺栓，主要在高压液体系统和气压系统，有简化机械结构的好处。

空心螺栓在气压，如气动镐和液压，如挖机、水压，如船舶等有压力的管路系统中使用，它即能很好的连接各部件，也能通过压力流体（气、油、水等）。

空心螺栓的使用，大大简化机械的结构，增加机器功能，在工业上使用越来越广泛。

考虑到空心螺栓连接的位置均有的密封要求，因此，有必要计算合理的工艺拧紧扭矩以保证合适的轴力，并进行计算校核。

螺丝君经验与总结

1）空心螺栓常应用在气压和液压系统的管路中，即能很好的连接各部件，也能通过压力流体（气、油、水等），结构简单，应用广泛。

2）空心螺栓的拧紧轴力和扭矩无法参考现有的实心螺栓数值，需根据实际零件状态进行计算，公式10和公式11分别为空心螺栓的拧紧轴力和拧紧扭矩计算公式。

今天的话题，就分享到这里，不当之处，欢迎批评指正；若您有任何疑问或建议，或需要进群交流的小伙伴，可关注螺丝君微信公众号：GAF螺丝君（GAF-luosijun）