螺栓为什么要拧紧？拧紧后有什么好处？

来源：知乎机械液压工程师 2020-04-02 浏览：9783

最近都在宣扬工匠精神，报导德国技工拧紧螺栓的方法如何严谨，和中国工人拧紧螺栓的方法如何随意进行对比，严格地讲，在设备装配过程中，螺栓的拧紧方法是设计时都已经规定好的，甚至用什么工具都定义好的，

关于拧螺栓这件事，用什么方法拧？拧紧需要遵守怎么的流程？不是装配工人自己定的，而是设计师定义好的，用什么工具？怎么操作？都是有标准规范的。

问题来了，拧螺栓这么简单的事情，怎么还定一个操作规范呢？设计师真的没事找事吗？

其实拧螺栓没有想象的那么简单，拧螺栓是为了使螺栓获得一个初始的预紧力，这个预紧是起什么作用的呢？

为什么要使螺栓获得一个初始预紧力呢，这要从螺栓连接的作用说起。

一、传递横向力或扭矩

螺栓预紧力使被连接件接触面之间产生压力，接触面之间压力越大，可传递横向力就越大。当接触面压力足够大时，横向力就全部由摩擦力传递了，螺栓仅承受预紧力，不再受剪应力和压应力了，螺栓的安全性就增加了很多，如图1。

二、密封作用

当螺栓连接用于压力管道或压力容器时，螺栓需要有足够的预紧力，起到密封作用，总的螺栓预紧力不能小于接触面间流体的压力，如图2。

三、防止结构开缝

一般受疲劳载荷的螺栓连接是不允许被连接件开缝的，一旦被连接件之间产生缝隙，螺栓拉力就会随着外拉力载荷的增加而快速增加，下图为螺栓拉力与外载荷的曲线图（如图3），我们可以看到，在曲线的前半部分，被连接件之间还没有开缝，螺栓拉力增长缓慢，被连接件开缝之后，螺栓拉力快速增加。

被连接件开缝后，螺栓的交变疲劳载荷幅值也会迅速增加，会大大缩短螺栓的疲劳强度。

四、小结

螺栓拧紧从三个方面进行了分析，主要包括：

1、螺栓预紧后能够防止被连接件的开口分离，提高螺栓连接的疲劳强度；

2、防止被连接件的滑动，依靠摩擦力来达到被连接件抵抗外部载荷的作用，避免螺栓受到剪切载荷；

3、防止压力容器的内部压力泄漏。

以上三点，正好是VDI2230标准中计算螺栓所需预紧力的三个部分，也就是螺栓所需的最小的预紧力，从而设计出合适的螺栓规格和性能等级，从而最终确定螺栓的预紧力。

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