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Torque / Preload

螺栓拧紧扭矩计算器

拧太松会松脱,拧太紧会屈服。按规格与强度等级、螺纹与支承面摩擦、目标屈服利用率 算出该用多少牛·米,并显示扭矩被摩擦吃掉了多少。

ISO 898-1 应力截面积 VDI 2230 扭矩分解 M3 ~ M36

Parameters

粗牙 · 钢制
场景:

Batch table

同一等级与摩擦状态下,常用规格的参考扭矩
规格螺距As (mm²)预紧力 (kN)扭矩 (N·m)扭矩系数 K

计算依据

螺栓拧紧本质是「用扭矩换预紧力」,但扭矩有 80% 以上被摩擦消耗。本工具按 ISO 898-1 与 VDI 2230 的经典关系计算:

As = π/4 × (d − 0.9382P)²
F = σs × As × 利用率
T = F × [P/(2π) + μG·d2/(2cos30°) + μK·DK/2]

其中 d2 = d − 0.6495P 为中径,DK 为支承面摩擦直径(六角头约 1.4d,内六角约 1.3d,法兰面约 1.6d)。结果为扭矩法拧紧值。

利用率怎么取

  • 70%:最通用的扭矩法取值,兼顾预紧力与安全余量。
  • 60%~65%:Soft joint(软连接、密封垫、塑料件)或需要反复拆装时。
  • 80%~90%:仅用于有实测校核的关键连接,接近屈服点,扭矩散差极易导致过拧。
  • >90%:本工具会给出警告,扭矩法已不可靠,应改用转角法或屈服点控制法。

注意:8.8 级以上螺栓的 σs 按 ISO 898-1 取下屈服强度,不同批次实测值可能高于标称值 10% 以上。

摩擦系数的影响

μ 从 0.14 降到 0.08(MoS₂ 润滑),同样扭矩下预紧力可上升 30%~40%,这就是「涂了油还按干扭矩拧」容易拧断的原因。

反过来,镀锌、达克罗、不锈钢干装等状态 μ 偏高,按标准扭矩拧会预紧不足,振动下易松脱。更换表面处理或润滑方式后,必须重新标定扭矩。

批量装配建议用扭矩-转角法或直接测量预紧力(超声波/应变片)校核,本工具给出的是理论参考值。

使用限制

  • 仅适用钢制粗牙螺栓;细牙、螺柱、自攻螺钉不适用。
  • 未考虑重复拧紧导致的摩擦系数漂移(一般第二次拧紧 μ 会略降)。
  • 软连接(垫片、密封胶)需要按实际夹紧力衰减修正,扭矩法误差可达 ±30%。
  • 重要连接请以厂家工艺文件为准,本工具不替代强度校核与试验验证。