將概率統計方法引入到受軸向變載荷作用的螺栓聯接的可靠性設計中，并對地磅用液力加法器聯 接螺栓的可靠性計算進行了分析，給出了例證.

地磅用液力加法器的作用是用來匯集各承重 油缸的壓力，加法器壓力的變化通過傳感器將地磅所承重量反映出來.加法器相當于一個壓力容器， 其內部油壓是在0 ~ P之間變化的.

對于內部油壓較高的加法器其缸體與缸蓋之間 采用高強度螺栓聯接，目的是考慮兩個方面:一是保 證聯接接合面之間保持一定的壓緊力，不得出現分 離和滑移現象;二是保證單個螺栓的強度，工作時不 發生塑性變形或斷裂.因此，螺栓工作拉力。

這種計算方法的優點是計算簡單方便，符合設 計人員的傳統習慣;缺點是把載荷（或應力）和材料 的強度都看成確定變量，沒有考慮它們的離散性.因 此按常規方法設計的螺栓往往出現可靠性不足或尺 寸過大.對于受軸向變載荷作用的螺栓聯接的可靠 性尤為重要，本文用概率計算方法研究這類螺栓的 可靠性.

1.強度隨機變量的概率模型

由文獻可知:緊螺栓的抗拉強度分布一般為

2.應力隨機變量的概率模型

由文獻可知，受軸向載荷的緊螺栓聯接工作 時，總拉力為

對于重要的聯接，為了保證所需的擰緊力矩，擰 緊螺母時，必須利用測力矩扳手或定力矩扳手.扳手 本身的誤差可以不予考慮，則擰緊力矩T為定值， 其標準差St =0.在機械零件中把擰緊力矩系數Kt 亦作為定值，則F'與T成線性關系.實踐證明：摩 擦系數是隨機變量，它與摩擦表面的鍍層、粗糙度、 潤滑狀態、工作溫度以及擰緊次數等有關，所以摩擦 系數f和義也是隨機變量，具有明顯的離散性.故 預緊力也是隨機變量.按照式（4)確定的預緊力，其 誤差在±30%左右.因此，應用概率統計方法，對摩 擦系數的試驗結果進行統計分析，可使螺栓聯接的計算更接近于實際工況.

螺紋聯接的摩擦系數和扭矩系數的統計特征值，見 表1.

2.2相對剛度Kc

由機械零件知，相對剛度

Kc = C1 + C2 式中，C1，C2為螺栓和被聯接件的剛度，其中，C2迄 今沒有一個與試驗結果完全相符合的計算方法，也 沒有試驗數據可供參考，故將相對剛度Kc作為定 值處理.取鋼件聯接，無墊片時，Kc =0.25.

2.3工作載荷

加法器工作壓力在0 ~P之間變化，因此聯接 螺栓也處于變載荷工作狀態.由于螺栓直徑未知，故 當螺栓受最大工作載荷時按靜載荷處理，給定可靠 度指標，求出螺栓直徑.單個螺栓工作載荷的均值

3.按給定的可靠度計算螺栓直徑

因該聯接螺栓一旦出現失效，將造成液力加法 器向外噴油，從而使整個稱重系統失去功能，故要求 螺栓的可靠度R =0. 999.根據正態分布函數表查 得R =0. 999時，可靠性系數ur =3. 091.

5.實例

某地磅用液力加法器的螺栓聯接，已知:油缸 內徑D =200 mm,螺栓個數Z =12個，材料為8. 8 級45鋼，油缸內工作壓力P在0~ 5 MPa范圍內按 脈動循環變化，允許壓力偏差±15要求螺栓的可 靠度R = 0. 999，試設計此螺栓聯接.

按工作壓力P =5 MPa靜載荷條件計算聯接螺 栓直徑

1.求單個螺栓聯接工作載荷的均值

6.結語

1.在規定的載荷、材質及工藝條件下，該螺栓聯接具有很高的可靠度.

2.這種方法也可以推廣應用到一般的壓力容器螺栓聯接可靠性設計中。