預緊力

預緊力是機械建築等專業很常見的一個術語。比較通用的概括性描述為：在連線中（連線的方式和用途是多樣的），在受到工作載荷之前，為了增強連線的可靠性和緊密性，以防止受到載荷後連線件間出現縫隙或者相對滑移而預先加的力。

基本介紹

• 中文名：預緊力
• 套用場合：螺紋，軸承等

套用場合

1、螺紋連線時為了達到可靠而緊固的目的，必須保證螺紋副具有一定的摩擦力矩，此摩擦力矩是由連線時施加擰緊力矩後，螺紋副產生了預緊力而獲得的。預緊力的大小與零件材料及螺紋直徑等有關。對連線後有預緊力要求的裝置，其預緊力（或擰緊力矩）數據可從裝配工藝檔案中找到。 控制螺紋預緊力的方法可利用專用的裝配工具：如測力扳手，扭矩板手，電動、風動板手等。

2、帶傳動中,安裝時帶預先張緊在輪上,受到的拉力稱為預緊力。

3、對於軸承，也是在使用前，就已經通過靜螺栓、壓蓋等給他提前施加一個力，這也叫預緊力 。

4、彈簧預緊力就是預先考慮的最大彈性恢復力和彈性時間維持力。、

5、在後張法預應力工藝中會使用預緊力這個概念。在群錨施工中，為提高錨具的錨固效率，應預先對需要同時張拉的數根鋼絞線逐個預緊，然後同時張拉，施工過程中只控制總張拉力就可以了。預緊的意義在於保證同一錨具內的各個單根在張拉前鬆緊一致，以便在工作階段共同發揮作用。預緊力一般不大，大約為其應承受張拉力的十分之一。具體到施工時還要根據孔道長度、孔道摩擦、設備行程等情況來確定。

6、我國古代建築工匠中流傳這樣一句俗話：“緊車鉚子邋遢房，桌子板凳手摁上”也是指在工作中容易鬆動連線部位應該施加預緊力。

7、汽車風擋玻璃是用橡膠條卡在車體上的，橡膠條為H型，一個口卡住玻璃，對面的口卡住車體，卡的要很緊密，這就是預緊力，卡得緊才能保證玻璃裝得穩當，卡接處不漏水。

相關計算

螺紋聯接的預緊力矩計算

M_t=K×P₀×d×10^-3kgf.m

K:擰緊力係數 d：螺紋公稱直徑

P₀：預緊力（也可查下表） P₀=σ₀×A_s

A_s=π×d_s/4 d_s:螺紋部分危險剖面的計算直徑

d_s=（d₂+d₃）/2 d₃= d₁－H/6 H：螺紋牙的公稱工作高度

σ₀ =（0.5～0.7）σ_s σ_{s――――}螺栓材料的屈服極限kgf/mm （與強度等級相關，材質決定）

K值查表：(K值計算公式略)

摩擦表面狀況	K值
	有潤滑	無潤滑
精加工表面	0.10	0.12
一般加工表面	0.13~0.15	0.18~0.21
表面氧化	0.20	0.24
鍍 鋅	0.18	0.22
乾燥的粗加工表面		0.26~0.3

預緊力P₀查表

公稱直徑	預緊力P0 （kgf）
	強度級別
	4.6	5.6	6.6	6.9	8.8	10.9
M8	610	770	920	1380	1640	2300
M10	970	1220	1450	2190	2590	3650
M12	1410	1770	2110	3180	3760	5300
M14	1930	2410	2900	4350	5120	7220
M16	2630	3300	3950	5920	7000	9900
M18	3210	4030	4820	7240	8560	12100
M20	4100	5130	6170	9230	11000	15400
M22	5090	6370	7600	11400	13400	19100
M24	5910	7400	8900	13300	15800	22200
M27	7690	9600	11500	17300	20500	28800
M30	9410	11800	14100	21200	25100	35500
M36	13700	17100	20500	30800	36500	51400
M39	16800	20500	24500	36800	43600	61300
M42	18800	23500	21800	42300	50000	70800
M48	24600	30800	37000	55500	65400	92500

影響因素

預緊力的大小，除了受限於螺釘材料的強度外，還受限於被聯接件的材料強度。當內外螺紋的材料相同時，只校核外螺紋強度即可。對於旋合長度較短、非標準螺紋零件構成的聯接、內外螺紋材料的強度相差較大的受軸向載荷的螺紋聯接，還應校核螺紋牙的強度。如某型產品彈性元件的固定，因螺釘連線的基材是壓鑄鋁合金YL113，其強度遠低於優質碳素結構鋼20的強度，就應校核鋁合金上螺紋牙型的強度，主要是螺紋材料的剪應力及彎應力。

預緊方式和轉速的影響

定壓預緊下，隨轉速的提高軸承徑向剛度略有增加，而軸向和角剛度迅速降低。定位預緊下，軸承徑向，軸向和角剛度均隨轉速的提高而迅速增加，但軸向和角剛度的增加比較平緩。陶瓷球軸承的剛度變化規律與全鋼軸承相似，但變化較為平緩。定位預緊下，內圈和球的離心力，以及摩擦熱的作用使內外圈的接觸載荷增加，同時外圈接觸角減小，內圈接觸角增大，從而使接觸剛度增加，但外圈接觸角的減小使軸向和角剛度的增加變緩。定壓預緊下，球的離心力增大使外圈接觸載荷增加，同時接觸角減小。

由於內外圈允許軸向位移，而內圈接觸載荷基本不變，但接觸角增大。熱位移和離心位移對內外圈接觸載荷和接觸角幾乎沒有影響。儘管外圈法向接觸剛度增加，但內圈法向接觸剛度基本不變，串聯作用的結果使徑向剛度有所增加，但不大，而外圈接觸角的減小使軸向和角剛度顯著減小。

定位預緊下，陶瓷球軸承的剛度小於全鋼軸承，而定壓預緊下，陶瓷球軸承的剛度大於全鋼軸承。定位預緊下，全鋼軸承的接觸載荷比陶瓷球軸承高一倍以上，儘管陶瓷球彈性模量高，全鋼軸承剛度大於陶瓷球軸承。而定壓預緊下，內圈接觸載荷變化不大，陶瓷球彈性模量高使陶瓷球軸承剛度大於全鋼軸承。

預緊載荷的影響

隨著預緊載荷的增加，軸承的徑向、.軸向和角剛度隨之略有增加，但影響很小。與定位預緊相比，這一影響對定壓預緊比較顯著。這是山於預緊載荷增加使內外圈接觸角增大，同時也使接觸載荷增加，從而使徑向、軸向和角剛度都有所增大。但是，預緊載荷引起的接觸載荷和接觸角變化，與轉速和零件位移引起的變化相比較小，因此，對軸承剛度的影響有限。這也是定位預緊下的變化小於定壓預緊的原因。

溝道曲率半徑的影響

隨著內外圈溝道曲率半徑的增大，徑向、軸向和角剛度隨之減小，但是這一影響很小，只有定位預緊下剛度的變化稍為明顯一些，這是由於溝道曲率半徑增大使接觸變形量增大。因此，一般選擇溝道曲率半徑時可以不考慮它對剛度的影響。

球數的影響

定位預緊下，球數增加使徑向、軸向和角剛度略有增加 。球數增加使剛度增加，但同樣預緊載荷下，球數增多將使接觸載荷減小，它們共同作用的結果雖然能使軸承的剛度增加，但較少。

定壓預緊下，球數增加使徑向剛度隨之明顯增加，而當轉速增加到一定值時軸向和角剛度反而隨之降低，但變化很小。這是由於定壓預緊下，球數增加儘管使內圈接觸載荷減小，但同時使內圈接觸角減小，它們的共同作用使軸承徑向剛度明顯增加，而軸向和角剛度略有減小。

因此，球數增加時應相應提高預緊載荷，只有當接觸載荷相同時一，增加球數才能使軸承剛度增加。

球徑的影晌

定位預緊下，球徑增大，徑向、軸向和角剛度隨之略有增加。球徑增大使球的離心力增大，外圈接觸角減小，內圈接觸角增加，但同時使內外圈接觸載荷增大，它們聯合作用的結果使軸承剛度增大。由一於定位預緊下離心力變化對接觸載荷的影響較小，因此球徑變化對剛度的影響很小。

定壓預緊下，球徑增大徑向剛度隨之增加，而軸向和角剛度反而降低，但影響較小。這是由於球徑增大使球的離心力增大，內外圈接觸角減小，外圈接觸載荷增加，而內圈接觸載荷基本不變，因此徑向剛度增加，而軸向和角剛度略有降低。因此，減小球徑不僅改善速度性能，而且不會降低剛度性能。這也從理論卜證明了減小徑球是目前主軸軸承的發展趨勢之一。

相關變化

軸承剛度隨預緊力的變化

趨勢隨著軸承預緊力的增加，軸承徑向剛度變大，使得主軸系統的加工精度和工作效率有明顯提高，改善了主軸的工作性能。因此，在實際工礦中，在允許的範圍內提高預緊力是有重大實際工程意義的。但是，隨著預緊力的增高，軸承溫度增高，軸承生熱也會增加，進而使得主軸系統溫度提高，嚴重影響軸承的工作壽命和主軸的工作性能。因此，在溫升允許的條件下，儘量的提高預緊力是涉及主軸傳動系統需要考慮的一個重要因素。