题目
设计汽缸[1]盖螺栓连接,已知汽缸内气体工作压力[2]为 rho 在 0 sim 1.5 ( MPa) 的范围内变化,汽缸内径 D = 250 ( mm),螺栓分布圆直径 D_0 = 346 ( mm),采用铜皮石棉垫片,要求剩余预紧力是螺栓工作载荷的 1.8 倍,即剩余预紧力 F'' = 1.8F,且螺栓间距 t leq 120 ( mm),拟选用性能等级为 4.6 的螺栓,试确定所需螺栓数和所选螺栓的公称直径。
设计汽缸[1]盖螺栓连接,已知汽缸内气体工作压力[2]为 $\rho$ 在 $0 \sim 1.5 \text{ MPa}$ 的范围内变化,汽缸内径 $D = 250 \text{ mm}$,螺栓分布圆直径 $D_0 = 346 \text{ mm}$,采用铜皮石棉垫片,要求剩余预紧力是螺栓工作载荷的 $1.8$ 倍,即剩余预紧力 $F'' = 1.8F$,且螺栓间距 $t \leq 120 \text{ mm}$,拟选用性能等级为 $4.6$ 的螺栓,试确定所需螺栓数和所选螺栓的公称直径。
题目解答
答案
根据题目条件,总载荷 $ W = 73.631 \, \text{kN} $。
由 $ F'' = 1.8F $,得 $ F_0 = 2.8F $。
螺栓数 $ z \geq \frac{\pi D_0}{120} \approx 9.06 $,取 $ z = 14 $。
每螺栓工作载荷 $ F = \frac{73.631}{14} \approx 5.26 \, \text{kN} $。
需 $ A_s \geq \frac{2.8 \times 5.26}{184.6} \times 10^3 \approx 79.8 \, \text{mm}^2 $。
选 $ d = 12 \, \text{mm} $,$ A_s = 84.3 \, \text{mm}^2 $,满足要求。
螺栓间距 $ t = \frac{\pi \times 346}{14} \approx 77.7 \, \text{mm} < 120 \, \text{mm} $,符合要求。
答案:所需螺栓数 $ z = 14 $,公称直径 $ d = 12 \, \text{mm} $。