预紧力是螺栓连接的灵魂参数:太小连接面会打滑、螺栓会松脱;太大则让螺栓接近屈服甚至断裂,尤其是 10.9、12.9 级高强度螺栓对过拧非常敏感。工程上通常把预紧力控制在屈服载荷的 60%~75%,本文的在线计算器可以从螺栓规格直接算出有效截面积、屈服载荷与三档推荐预紧力,细牙螺纹也支持。
有效截面积 As(又称应力截面积)按螺纹中径与最小直径的算术平均计算:As = π/4 × ((d2+d3)/2)²,其中 d2 = d − 0.649519P(中径),d3 = d − 1.226869P(小径)。它是强度计算的标准依据:屈服载荷 = σs × As,再乘以预紧力系数即得到推荐夹紧力。60% 档适用于受振动、冲击、需要反复拆装的部位;70% 是常规静载装配的推荐值;75% 适合扭矩控制精确、需要充分利用螺栓强度的场合。
| 规格 | 粗牙螺距 P(mm) | 有效截面积 As(mm²) | 屈服载荷(kN) |
|---|---|---|---|
| M5 | 0.8 | 14.2 | 9.1 |
| M6 | 1.0 | 20.1 | 12.9 |
| M8 | 1.25 | 36.6 | 23.4 |
| M10 | 1.5 | 58.0 | 37.1 |
| M12 | 1.75 | 84.3 | 53.9 |
| M14 | 2.0 | 115 | 73.6 |
| M16 | 2.0 | 157 | 100.5 |
| M20 | 2.5 | 245 | 156.8 |
| M24 | 3.0 | 353 | 225.9 |
| M30 | 3.5 | 561 | 359.0 |
细牙螺纹螺距更小,同规格下 As 略大,但牙底应力集中也需另行评估;冷拔、热处理等工艺会让实际屈服与标准值有偏差,重要场合建议按材质证明书取值。得到预紧力后,可用我们的拧紧扭矩计算器换算成装配扭矩,或用紧固件重量计算器核算采购重量。更多装配知识见螺丝知识栏目。
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