一种核电设备的螺栓预紧力矩校核方法技术

本发明专利技术涉及一种核电设备的螺栓预紧力矩校核方法，通过抗震仿真分析计算结果来校核螺栓预紧力矩，从而规范同种工况下该设备产品的螺栓预紧力矩的紧固范围。本发明专利技术从螺纹受力的原理公式进行推导，得到拧紧力矩的修正系数，继而计算出螺装时的最大预紧应力来校核其所受应力。在满足其应力的同时，验证其预紧力矩系数取值的合理性。本发明专利技术在理论计算进行了数值系数修正，规范了预紧力矩统一，从而将工装操作时的人工误差进一步降低。使得核电设备在设计以及试验过程中能获得良好的刚度需求。设计以及试验过程中能获得良好的刚度需求。

【技术实现步骤摘要】
一种核电设备的螺栓预紧力矩校核方法


[0001]本专利技术涉及一种核电设备的螺栓预紧力矩校核方法，通过抗震仿真分析计算结果来校核螺栓预紧力矩，从而规范同种工况下该设备产品的螺栓预紧力矩的紧固范围。

技术介绍

[0002]目前核电设备产品的结构多为焊接和螺栓连接为主，针对工程需求，往往结构需要满足相应的安全等级和抗震类别要求。针对核电设备的大量螺装情况，为了满足整体设备的刚度合理，需要按照螺栓的力矩范围进行工装，因不同厂家以及规范给出的力矩范围以及人工操作存在的误差，造成工装时不能按照统一的数值进行装配，于是造成同种规格的螺栓连接部位的刚度不完全一致，大量连接刚度的累积会对整体设备在试验的情况下造成受力不均，所以缩短力矩范围，规范同种规格螺栓在抗震环境下的受力均匀，可为设备的工程实际应用奠定结构基础。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种核电设备的螺栓预紧力矩校核方法。针对核电设备在满足抗震性能和试验的同时，为了使设备结构在工装时螺栓组件连接刚度满足核电产品使用需求、提高结构承载力和改善设备内各组件内部应力分布情况，从而规范螺栓工装时的预紧力矩。
[0004]为达到上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：
[0005]一种核电设备的螺栓预紧力矩校核方法，
[0006]一、根据工程上的预紧力矩简化公式T＝KdF0、螺旋副间的摩擦力矩和螺母与支撑面间的摩擦力矩进行推导，得到预紧力矩系数：
[0007][0008]式中：d——螺纹大径；
[0009]d1——螺纹小径；
[0010]d2——螺纹中径；
[0011]d0——螺栓孔直径；
[0012]D0——螺母环形支撑面的外径；
[0013]ψ——螺纹升角；
[0014]ψ
v
——螺旋副当量摩擦角；
[0015]F0——螺纹连接件的预紧力；
[0016]f
C
——螺母与支撑面间的摩擦系数；
[0017]二、选择粗牙螺纹进行结构件的连接，此时ψ和ψ
v
均为已知，螺栓杆部因所承受扭
转产生的剪切应力从而引入K值后，得到τ＝λK+c
[0018]式中：
[0019]三、螺栓预紧状态下的计算应力σ为提取螺栓在外载荷作用下的应力σ
v
，若螺栓的螺纹部分增加的拉应力为σ
t
，此时螺栓的计算应力为
[0020][0021]式中：σ
fmax
——最大预紧应力，ΔF为螺纹部分增加的拉力，A为螺纹的应力面积，最小预紧应力σ
fmin
与K相关，可得σ
fmin
＝σ
fmax
/K；
[0022]由上式可知，根据所得到的σ
fmin
和σ
fma
x值以及工装中选择的螺栓规格进行预紧力和预紧力矩计算，从而通过K值来修正工装中预紧力矩值。
[0023]根据第四强度理论，螺栓预紧状态下的计算应力σ为
[0024]通过有限元分析提取螺栓在外载荷作用下的应力σ
v
。
[0025]本专利技术所取得的有益效果为：
[0026]本专利技术从螺纹受力的原理公式进行推导，得到拧紧力矩的修正系数，继而计算出螺装时的最大预紧应力来校核其所受应力。在满足其应力的同时，验证其预紧力矩系数取值的合理性。本专利技术在理论计算进行了数值系数修正，规范了预紧力矩统一，从而将工装操作时的人工误差进一步降低。使得核电设备在设计以及试验过程中能获得良好的刚度需求。
具体实施方式
[0027]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。
[0028]本专利技术的核心是利用螺纹连接件预紧力的基本理论公式进行推导，给出螺栓预紧力的经验计算公式，从而说明预紧力系数。考虑到螺栓连接件在承受外部动载荷作用下的刚度，加入外部动载荷对螺纹部位的应力进行修正，此时得到螺纹部分的最大预紧应力及最小预紧应力，最终修正预紧力矩数值。其具体实施方法如下：
[0029]一、根据工程上的预紧力矩简化公式T＝KdF0、螺旋副间的摩擦力矩和螺母与支撑面间的摩擦力矩进行推导，得到预紧力矩系数：
[0030][0031]式中：d——螺纹大径；
[0032]d1——螺纹小径；
[0033]d2——螺纹中径；
[0034]d0——螺栓孔直径；
[0035]D0——螺母环形支撑面的外径；
[0036]ψ——螺纹升角；
[0037]ψ
v
——螺旋副当量摩擦角；
[0038]F0——螺纹连接件的预紧力；
[0039]f
C
——螺母与支撑面间的摩擦系数。
[0040]二、工装中常常选择粗牙螺纹进行结构件的连接，此时ψ和ψ
v
均为已知，螺栓杆部因所承受扭转产生的剪切应力从向引入K值后，得到τ＝λK+c
[0041]式中：
[0042]三、根据第四强度理论，螺栓预紧状态下的计算应力σ为
[0043]通过有限元分析提取螺栓在外载荷作用下的应力σ
v
，若螺栓的螺纹部分增加的拉应力为σ
t
，此时螺栓的计算应力为
[0044][0045]式中：σ
fmax
——最大预紧应力，ΔF为螺纹部分增加的拉力，A为螺纹的应力面积，最小预紧应力σ
fmin
与摩擦系数有关，即与K相关，可得σ
fmin
＝σ
fmax
/K。
[0046]由上式可知，根据所得到的σ
fmin
和σ
fmax
值以及工装中选择的螺栓规格进行预紧力和预紧力矩计算，从而通过K值来修正工装中预紧力矩值。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种核电设备的螺栓预紧力矩校核方法，其特征在于：一、根据工程上的预紧力矩简化公式T＝KdF0、螺旋副间的摩擦力矩和螺母与支撑面间的摩擦力矩进行推导，得到预紧力矩系数：式中：d——螺纹大径；d1——螺纹小径；d2——螺纹中径；d0——螺栓孔直径；D0——螺母环形支撑面的外径；ψ——螺纹升角；ψ
v
——螺旋副当量摩擦角；F0——螺纹连接件的预紧力；f
C
——螺母与支撑面间的摩擦系数；二、选择粗牙螺纹进行结构件的连接，此时ψ和ψ
v
均为已知，螺栓杆部因所承受扭转产生的剪切应力从而引入K值后，得到τ＝λK+c式中：三、螺栓预紧状态下的计算应力σ为...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡艳辉，王松，车超，潘玉，文海洋，席伟，卞峰，
申请(专利权)人：中核控制系统工程有限公司，
类型：发明
国别省市：