私たちは皆、重要なボルト接続で、ボルト締め付ける必要があり、この締め付けには定量的な評価指標、すなわち締め付けトルク(または回転角度など)があります。異なるボルトは、異なる用途で異なる締め付けトルクを有する。同じ仕様のボルトでも、メーカーが異なり、精度が異なり、潤滑コーティングが異なり、ボルトを設計する際にボルトの事前締め付け力を得たいため、ボルトの締め付けトルクはボルトの事前締め付けを実現する方法の1つにすぎません。事前締め付け力を加える重要な目的は、ボルトの疲労寿命を改善することです。ボルトの疲労寿命が予荷重後に長くなるのはなぜですか?
まず第一に、ボルトの疲労寿命に影響を与える要因は何ですか?材料の疲労強度、ボルトの交番応力の振幅、平均応力、応力サイクルの頻度。同じ特定の用途で、ボルトの仕様を変更せずにボルトの疲労寿命を延ばす唯一の方法は、交番応力の振幅を減らすか、平均応力を減らすことです。
ボルトを締め付けたときと締め付けていないときの同じ外部荷重下でのボルト力を見てみましょう。
1.ボルトが事前締め付け力を加えない場合(各接続面のみ貼り付ける)
この作業条件下では、ボルトの事前締め付け力が非常に小さいため、ワークピースが張力下にあると、ワークピースの接続面が互いに分離される。張力、ボルト力、詮索力はレバーバランス力システムを形成し、ボルト力は外力の増加に比例して増加します。この場合、引張力とボルト力の対応する関係を図2-曲線2に示します。
ボルト力は外力の増加とともに明らかに増加します。
2.事前締め付け力が加えられたときボルト
この作業条件下では、ボルトの事前締め付け力が十分に大きいため、接続面が加圧されているとき、ワークピースが張力下にあるとき、ワークピースの接続面間の圧力が低下し始める。張力がある程度に達すると、接続サーフェス間の圧力はゼロになり、互いに分離し始めます。その前に、ボルト力はゆっくりと変化し、その後、張力、ボルト力、詮索力がレバーバランス力システムを形成し、ボルト力は外力の増加に比例して増加します。この場合、引張力とボルト力の対応する関係を図2-曲線1に示します。
図からわかるように、ボルト接続部が0からtまでの交番荷重を負担する場合、ボルトを締め付けないとボルト力の変動範囲が大きくなる。ボルトが設計トルクに従って締め付けられ、ボルト接続が0からtまでの同じ交互荷重下にある場合、ボルト力の変動範囲ははるかに小さくなります。ボルト力の変動範囲は、ボルトの疲労寿命に大きな影響を与えます。ボルト応力の変動範囲が小さければ小さいほど、疲労寿命が長くなりますが、ボルト力の変動範囲を小さくするためには、設計上の外部荷重に耐える際にボルト接続が分離しないようにすることがしばしば必要になります。同時に、ボルトが限界荷重の下で壊れないようにするために、ボルトの事前締め付け力を特定の値より大きくすることはできません。ボルトの事前締め付け力の合理的な設計は、ボルトの材料利用を最大化することができます。
