TB/T 3246.2-2010.Design guide for railway vehicles and their components Bolted joints Part 2 :Design-Mechanical application.
1范围
TB/T 3246.2规定了铁道机车车辆中机械制造应用螺栓连接、符号、结构参数、选择紧固元件、螺栓连接的配置及参数的选择等。
TB/T 3246.2适用于铁道机车车辆中符合GB/T 3098.1及GB/T 3098. 2规定的钢制螺栓及螺母的螺栓连接(件)。本部分在限定材料的条件下,也可应用于符合GB/T 3098. 6及GB/T 3098.15规定的A2及A4钢种制造的螺栓及螺母的连接(件)。其他轨道车辆也可参照使用。
TB/T 3246.2原则上不免除验证结果的实验研究和数值算法(FEM-有限元法,BEM--边界元法)，尤其是重要的连接件。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注8期的引用文件,仅注8期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 70.1内 六角圆柱头螺钉(GB/T 70. 1- -2008 , IsO 4762 :2004 , MOD)
GB/T 193普通螺纹直径 与螺距系列(GB/T 193- -2003 ,ISO 261 :1998, MOD)
GB/T 197普通螺纹公差( GB/T 197- -2003 ，ISO 965 - 1:1998 , MOD)
GB/T 3098. 1紧固件机械性能螺栓 、螺钉和螺柱(GB/T 3098. 1-2000 ,idt ISO 898 -1:1999)
GB/T 3098. 2紧固件机械性能螺母粗牙螺纹(GB/T 3098. 2- -2000 ,idt IS0 898 -2:1992)
GB/T 3098.6紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉和螺柱(GB/T 3098. 6- -2000 ,idt ISO 3506 -1:1997)
GB/T 3098.9紧 固件机械性能有效力矩型钢六角锁紧螺母(GB/T 3098. 9- -2002,ISO 2320:1997，IDT)
CB/T 3098.15紧 固件机械性能不锈 钢螺母(CB/T 3098. 15--2000 ,id IS0 3506 -2:1997)
GB/T5277紧固件 螺栓 和螺钉通孔( GB/T 5277-1985 ,eqv IS0 273 :1979)
CB/T 5782六角 头螺栓(GB/T 5782- -2000 , eqv IS0 4014 : 999)
GB/T 5783六角头螺栓 全 螺纹( GB/T 5783- -2000, eqv IS0 4017 :1999)
TB/T 3246.1机车车辆及 其零部件设计准则螺栓连接第1 部分:螺栓连接的分类
TB/T 3246.4机车车辆及 其零部件设计准则螺栓连接 第4 部分:螺栓连接的安全
TB/T 3246.5机车车辆及 其零部件设计准则螺栓连接第5 部分:防腐蚀保护

ICS45.060
中华人民共和国铁道行业标准
TB/T3246.2-2010
机车车辆及其零部件设计准则
螺栓连接
第2部分：设计一机械制造应用
Bolted joints
Design guide for railway vehicles and their componentsPart 2:Design-Mechanical application2011-01-12发布
2011-07-01实施
中华人民共和国铁道部发布
规范性引用文件
螺栓连接概述
连接功能
设计原则
安装预紧力
5结构参数
需连接的零部件的尺寸、形状和位置公差紧固长度
螺栓连接的柔度
选择紧固元件
施加作用力的安装工具
螺栓的材料
螺栓头
表面涂层
螺栓连接的配置及参数的选择
影响配置的数据
旋进深度
摩擦系数
紧等级（拧紧系数α）
7.3在技术文件中进行记录
7.4确定尺寸
预先确定尺寸
7.4.3用紧固扭矩M进行安装
附录A（规范性附录）
附录B（资料性附录）
附录C（资料性附录）
预先确定螺纹公称直径的尺寸
在技术文件中进行记录的实例
安装预紧力及紧固扭矩的近似值·建筑321--标准查询下载网
TB/T3246.22010
TB/T3246.2—2010
TB/T3246《机车车辆及其零部件设计准则螺栓连接》共分为7个部分：第1部分：螺栓连接的分类；
第2部分：设计一一机械制造应用；-第3部分：设计—电气应用；
第4部分：螺栓连接的安全；
第5部分：防腐蚀保护；
-第6部分：连接尺寸；
一第7部分：安装。
本部分为TB/T3246的第2部分。
本部分按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。本部分使用重新起草法修改采用DIN25201-2:2006《铁道机车车辆及其零部件设计准则——螺栓连接——第2部分：设计——机械制造应用》（德文版），两者间的主要差异如下：删除了DIN25201-2：2006的“前言”；—删除了DIN25201-2：2006的“参考文献”；“范围”一章增加了“本部分规定了…”的描述；对DIN25201-2：2006中引用的德国标准（DIN）、欧洲标准（EN）和ISO标准，如果我国有对应等同或修改采标的标准，则替换为相应的国家标准。本部分由南车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司提出并归口。本部分主要起草单位：南车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司、南车株洲电力机车有限公司、南车四方机车车辆股份有限公司、唐山轨道客车有限责任公司、中国北车集团大连机车车辆有限公司、中国北车集团长春轨道客车股份有限公司、南车戚墅堰机车有限公司。本部分主要起草人：陈维金、杨燕、李冠军、王斌、刘渤海、张隶新、张亚光、郑敏。1范围
机车车辆及其零部件设计准则
TB/T3246.2—2010
螺栓连接
第2部分：设计机械制造应用
本部分规定了铁道机车车辆中机械制造应用螺栓连接、符号、结构参数、选择紧固元件、螺栓连接的配置及参数的选择等。
本部分适用于铁道机车车辆中符合GB/T3098.1及GB/T3098.2规定的钢制螺栓及螺母的螺栓连接（件）。本部分在限定材料的条件下，也可应用于符合GB/T3098.6及GB/T3098.15规定的A2及A4钢种制造的螺栓及螺母的连接（件）。其他轨道车辆也可参照使用。本部分原则上不免除验证结果的实验研究和数值算法（FEM一一有限元法，BEM-尤其是重要的连接件。
规范性引用文件
边界元法），
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T70.1内六角圆柱头螺钉（GB/T70.1—2008ISO4762：2004，MOD）GB/T193
GB/T197
普通螺纹直径与螺距系列（GB/T193—2003,IS0261：1998MOD）普通螺纹公差（GB/T197—2003，IS0965-1:1998，MOD）GB/T3098.1
紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱（GB/T3098.1—2000，idtIS0898-1:1999）紧固件机械性能螺母粗牙螺纹（CB/T3098.2—2000，idtIS0898-2：1992）GB/T3098.2
GB/T3098.6
GB/T3098.9
1997,IDT）
GB/T3098.15
GB/T5277
GB/T5782
GB/T5783
紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉和螺柱（GB/T3098.6—2000，idtIS03506-1：1997）紧固件机械性能有效力矩型钢六角锁紧螺母（GB/T3098.9—2002，ISO2320：紧固件机械性能不锈钢螺母（CB/T3098.15—2000，idtIS03506-2：1997）紧固件螺栓和螺钉通孔（GB/T5277-1985，eqvIS0273：1979）六角头螺栓（GB/T5782—2000，eqvIS04014：1999）六角头螺栓全螺纹（GB/T5783—2000，eqvIS04017：1999）TB/T3246.1
机车车辆及其零部件设计准则螺栓连接第1部分：螺栓连接的分类机车车辆及其零部件设计准则螺栓连接第4部分：螺栓连接的安全TB/T3246.4
TB/T3246.5
机车车辆及其零部件设计准则螺栓连接第5部分：防腐蚀保护TB/T3246.6—2010机车车辆及其零部件设计准则螺栓连接第6部分：连接尺寸DIN13-28
和螺旋角
ISO米制螺纹直径1一250mm的粗牙螺纹和细牙螺纹牙底剖面、抗强应力剖面DIN18800-1
钢结构一
测量和设计
铁路车辆用螺栓、螺钉和螺母一览表DIN25200
DIN34800
DIN34801
配有带小法兰的外六角传动部件的螺栓及螺钉配有带大法兰的外六角传动部件的螺栓及螺钉DINEN1665带法兰的六角螺栓，重型系列）第1部分：2003-02高强度螺栓连接系统计算一—单个圆柱螺栓连接VDI2230
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本文件使用下列符号。
公称截面积
DIN13-28规定的螺纹应力截面积啮合长度修正因子
外螺纹大径的基本尺寸（公称直径）螺母支承平面的内径（螺母内径）螺栓头支承平面的内径
螺栓或螺钉通孔直径
被紧固件靠螺栓头侧支承平面的内径（倒角内径）头部支承平面的内径
螺栓头和螺母贴合面上产生摩擦力矩的有效直径螺栓头支承平面的外径（支承外径）螺纹中径的基本尺寸
由于收缩而造成的塑性变形、收缩量由于工作中的收缩而引起的预紧力损失安装预紧力
螺母及内螺纹的初始预紧力
螺栓螺纹的初始预紧力
螺栓设计规定的最大安装预紧力，以至于即使拧紧方法不够精确或者拧紧过程中产生变形，也能达到并保持连接中要求的夹紧力Fmax(Xopr）
螺栓头上的最大作用力
由于紧方法不精确及达到最大摩擦而使FM可能达到的最小安装预紧力Fmm
FM Tab
Ma red
平均安装预紧力
可加载的螺栓螺纹的断裂作用力表C.1给出的安装预紧力
紧固长度
有效螺母高度及有效旋进深度（外螺纹及内螺纹啮合部分）安装时使用FM预紧螺栓时的紧固扭矩减去分散值AM的紧固扭矩
接合力矩
标明的紧固扭矩的分散值
螺栓螺纹的螺距
粗糙度轮廓算术平均偏差
抗拉强度
屈服强度
粗糙度轮廓的最大高度
拧紧系数，紧固系数
被紧固件在中心夹紧和中心受载时的柔度螺栓的柔度
螺纹中的摩擦系数
表示螺栓连接的总摩擦特性的对比摩擦系数μk
螺栓头支承面中的摩擦系数
分界面中的摩擦系数
拧紧时屈服点应力的利用率（受损害的横截面全塑性的极限值）螺母的抗剪强度（近似值大约为0.6R.）在经过螺栓和螺母贴合平面上，中心夹紧和中心受载时的传动比螺栓连接概述
4.1连接功能
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本文件规定的螺栓连接具有下列功能：把零部件互相连接起来，防止出现滑动或互相脱开，但应可以拆卸。传递静态或动态作用力应符合图1的规定。外部作用于螺栓连接的作用力
由此产生单个紧固元件的载荷种类纯拉伸应力
（同心的轴向作用力）
拉伸应力及弯曲应力
（偏心的轴向作用力）
剪切应力及弯曲应力
（横向作用力）
合成的负荷
（拉伸作用力、弯曲作用力及横向作用力）作用于螺栓连接的作用力及载荷建筑321
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TB/T3246.2—2010
设计原则
螺栓连接的强度应是最薄弱的零件的强度，除特殊情况外，这个零件应是螺栓，见图2。螺栓组成部分
螺栓头
可加载螺纹
啮合中的螺纹
承载能力
Fmas(Kop)
失效原因
螺栓头剪断
螺栓头/杆过渡区域中断裂
在无切口的杆的范围内断裂
螺纹尾扣中断裂
可加载螺纹部分中断裂
第1个承载螺纹线中断裂
啮合中的螺栓和/或螺母螺纹脱开设计原则：Fms4.3安装预紧力
紧固时作用在外螺纹件上的拉力和作用在被连接件上的压力。5结构参数
5.1需连接的零部件的尺寸、形状和位置公差连接尺寸的值及公差在TB/T3246.6—2010的第3章及第4章中的规定。5.2紧固长度
根据零部件的厚度确定紧固长度及螺栓的长度（见图3）。为了螺栓杆的弹性延伸保持足够大的值，宜达到公式（1）的比值：
lk/d≥3~5
式中：
lk—紧固长度，单位为毫米（mm）；d
一螺栓公称直径，单位为毫米（mm）。(1)
为满足上述条件，当零部件厚度不满足要求时需另外使用轴套或缩小螺栓直径。如果缩小螺栓直径，可能需要增加螺栓数量或使用较高强度的螺栓。5.3螺栓连接的柔度
螺栓的柔度（刚度的倒数）。应尽可能大，被紧固件在中心夹紧和中心受载时的柔度应尽可能小。
图3紧固长度1
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需努力达到尽可能小的作用力比值Φk，从而降低螺栓中的偏转力及由于变形产生的预紧力下降。作用力比值Φ用公式（2)表达：k=8/(8+8)
6选择紧固元件
原则上应使用DIN25200和TB/T3246.4规定的连接件，设计时把垫圈图限制在必需的最小数量。螺栓及螺母应属于相匹配的性能等级，或由同样的材料制成。6.2施加作用力的安装工具
原则上使用用于内、外六角螺栓及带法兰面的螺栓的安装工具。6.3螺
采用普通螺纹，宜采用GB/T193规定的系列1标准螺纹。6.4螺栓的材料
原则上使用满足GB/T3098.1或GB/T3098.6规定的螺栓。6.5螺栓头
应使用六角头、圆头或配有带法兰的内外六角传动部件的螺栓及螺钉。如不能做到图2规定的螺栓设计原则，则在设计及计算中应注意遵守当时有关技术规范中的规定。
原则上使用满足GB/T3098.2或GB/T3098.15规定的螺母。如果螺母及其锁紧件用作TB/T3246.4规定的防松（松脱）的保险元件，则该螺母应满足GB/T3098.9的规定。
在公称直径小于或等于M12时，应考虑使用锁紧件产生附加扭矩。6.7垫
应使用DIN25200及TB/T3246.4规定的垫圈、弹簧垫圈及楔形垫圈组等。6.8表面涂层
表面涂层影响连接件功能的可靠性及其寿命，选择涂层时应考虑下列因素：防腐蚀性能。
不仅需要注意电化学的电压等级，还需考虑一切有关材料及涂层的实际腐蚀性能（见TB/T3246.5)。
在抗拉强度大于或等于1000N/mm2时以及零件经渗碳淬火及回火时，应选择不会发生氢脆的涂层。
摩擦。
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涂层影响安装时达到的预紧力，应选择具有确定的狭窄摩擦系数范围的涂层（7.2.3规定的值）。
7螺栓连接的配置及参数的选择
7.1概述
对于具有动态和/或静态负荷的螺栓连接的功能而言，应存在一定的预紧力。必要的预紧力可以通过使用具有足够高强度的螺栓及螺母来获得，在规定螺栓拧紧等级的条件下使用计算的或规定的控制值及检验值进行紧，
按照TB/T3246.1规定的风险等级，在配置螺栓连接时应满足表1规定的最低要求。表1配置螺栓连接时的最低要求
风险等级
安全理念
螺栓连接的证明
提供证明文件
在技术文件（图样）
中进行说明
H（高）
在工作产生负荷时应有
防止故障的完余措施
打紧工况2和3
M（中）
在工作产生负荷时可以规定防止故障的元余措施”
打紧工况2和3
需要按照公认的技术规则进行计算或进行试验，例如按照VDI2230第1部分规定的原则进行计算
紧工况1
试验（或计算）
风险等级、紧固扭矩或旋转角/紧固扭矩或预紧力或伸长量、拧紧等级、润滑剂及螺纹松动剂、安装说明确定风险等级中没有把握时，应按照较高的风险等级进行。防止故障的穴余措施：
螺栓数量大于计算值：
另外的承载途径，在螺栓连接失效时起防护作用（例如保险绳索、保险装置）。在不能采取完余措施的场合，在工作使用中应缩短检查的间隔时间。标记实例参见附录B
7.2影响配置的数据
L（低）
不需要防止故
障的元余措施
可以根据经验
值进行配置
不需要
不作要求
建议按照VDI2230第1部分的规定进行螺栓连接的计算。如果需配置的螺栓连接具有特殊性，则在计算时应相应地考虑该特殊性，实例如下：不同的螺栓头形状（有时安装预紧力较小)：允许的表面压力低，例如被紧固的零部件材料为铸铝合金和铝的塑性合金时不超过0.6Ro.2~0.8Rpo.2
为表面涂层设定的值（根据试验、经验值或根据估算）：被紧固的零部件与计算模型不相同（例如在长孔、大孔、凸出及凹人的分界面）：超过TB/T3246.6-2010第3章和第4章中规定的值。7.2.2旋进深度
在螺孔中使用螺栓时，只有利用图4规定的最小旋进深度，按照VDI2230第1部分的规定算出的紧固扭矩才适用。
在图4中，可以按照图示估算螺栓连接必需的旋进深度（不包含沉头及倒角）。7.2.3摩擦系数
摩擦性能（见表2）与表面状态有关（参见5.1）。防腐，润滑状态和制造工艺（切削加工或非切削加6
工)都具有不同的影响。
性能等级
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曲线在下列情况时有效：
延性的材料，允许螺母螺纹具有良好的塑性；孔中心到边缘的距离小于0.95d及“螺母外径”大于1.9d（C1=1）：
GB/T197规定的螺纹公差6H/6g
GB/T3098.6规定的性能等级70时标准螺纹M4~M24，GB/T3098.6规定的性能等级50及性能等级8.8、10.9（GB/3098.1）时标准螺纹M4~M39：
根据额定尺寸：应力截面AS及最大螺栓抗拉强度Rmmax算出螺栓断裂作用力为：8.8:1000N/mm2.50:600N/mm2,
70:840N/mm2。
内螺纹材料的抗剪强度BM（N/mm2）图4
必需的有效旋进深度mer/d的标准值600
螺栓头支承面及螺栓螺纹的摩擦系数应在下列摩擦系数的范围之中（在使用胶粘剂时不适用）。
在使用单个摩擦系数时：
螺栓头支承面的摩擦系数：0.08≤μk≤0.16螺纹摩擦系数：0.08≤μc≤0.16在使用总摩擦系数时：0.09≤w≤0.14总摩擦系数.的计算公式为：
式中：
MA-0.16·P
0.58·dz+
D=(d+Du)/2
D=max(D.dhd,d.)
全部（每批）螺栓及使用的配合件均应在该摩擦系数范围之中。(3)
为了达到该摩擦系数，应使用合适的润滑剂润滑螺栓及螺母，或使用已经涂过润滑剂的螺栓及螺母。
螺栓头支承面的摩擦系数的近似值为：uk=0.08：含有MoS，的润滑剂
螺纹摩擦系数的近似值为：
μc=0.08：含有MoS，的润滑剂
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材料的组合”
钢一钢/铸钢
钢一铸铁
铸铁一铸铁
青铜一钢
铸铁一青铜
钢一铜合金
钢一铝合金
铝一铝
表2分界面中附着摩擦系数的近似值下列状态下的分界面摩擦系数μT干摩擦
0.12~0.24
0.12~0.28
也可以参照VDI2230第1部分：2003-02表A6的规定。润滑
0.07~0.12
0.05~0.18
在具有相应的证明（试验或DIN18800-1规定的证明）时，可使用较大的摩擦系数μr。7.2.4拧紧等级（打紧系数α）
安装预紧力受到许多因素的影响，比如：相对运动的表面中的摩擦情况；连接件的强度；
-螺栓连接的几何形状；
拧紧方法及紧工具。
摩擦系数估算时的误差，在一批螺栓及需使用螺栓拧紧的零部件中存在的摩擦系数的分散值，不同精度的拧紧方法及仪表误差，都会导致安装预紧力产生不同程度的数值分散。因此，应提高螺栓连接的等级，采用拧紧系数α表示。计算中使用的系数α人，同时也确定了相应的拧紧等级。从表3可以看到各影响数据的关系。拧紧等级、拧紧系数α。的标准值及所使用的工具发出的紧固扭矩的数值分散表3
给出的紧
固扭矩的
数值分散
打紧系数
QA=Fmma
数值分散
AFm/(2-FMm)
(αx -1)/(αx +1)
±2%~±10%
±5%~±20%
±9%~±17%
±9%~±17%
调整方法
拧紧方法
拧紧时
声音传
使用超声
波控制播时间
用机械方
法进行伸
长测量
拧紧时
控制屈服
点，电动
或手动
拧紧时
控制旋转
角，电动
或手动
通过伸
长测量
规定相
对的扭
矩一旋转
角系数
按试验
确定临界
扭矩及旋
转角（等
一需要标定值：
一在Ix/d<2时，需注意累积误差；一在直接的机械连接时误差较小，间接连接时误差较大
精确地测得螺栓的轴向柔度很重要，数值分散主要取决手测量方法的准确性；在1/d<2时，需注意累积误差
预紧力数值分散主要取决于所使用的一批螺栓中的届服点的数值分散，此处根据Fm确定螺栓的尺寸，所以在这种拧紧方法时不允许根据FMmx（含有拧紧系数αA）配置螺栓
给出的紧
固扭矩的
数值分散
拧紧系数
A=FMman
（使用7.2.3
中的摩擦
系数）
数值分散
AFM/(2:FMm)
(αA-1)/(ax+1)
±9%±23%
±17%~±23%
表3续）
紧方法
调整方法
通过长
度及压力
使用扭
矩扳手拧
紧，控制
以发出信
喜的扳
或带有动
态扭短测
使用扭
矩扳宇拧
紧，控制
以发出1
±23%~±33%
号的扳手
或带有动
态扭矩测
量的旋转
测量进行
根据试
验在原始
紧固件上
确定紧固
扭矩额定
值，例如
通过螺栓
通过估
算摩擦系
数确定紧
固扭矩额
定值（
面情况及
润滑情此内容来自标准下载网
紧固扭矩与额定扭矩之间的差值；以百分比表示紧固扭矩的数值分散。使用该方法时，紧固扭矩没有数值分散的数值。7.3在技术文件中进行记录
在技术文件中记录的要求见表1，实例参见附录B。7.4确定尺寸
7.4.1预先确定尺寸
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较低的值用于长螺栓（k/d>5）：较高的值用于短螺栓（lk/d≤2）较低的值：需
要进行大量的调
整及检验试验
（例如20次
需要所发出的紧
固扭矩较小的数
值分散（例如
±5%）
较低的值用
可进行测量
的扭矩扳手在均
勾地拧繁时以及
的旋转
较高的值用
：可发出信号
的扭矩扳手或横
向弯曲的扭矩
较低的值用于
一较小的旋转角，即
较刚性的连接；
一较软的相接部位；
相接部位：没有腐
蚀的倾向，例如磷酸处
理或充分润滑：
较高的值用于：
较大的旋转角，即
较柔性的连接及细
螺纹：
相接部位硬度较
高，与粗的表面连接
最小螺纹直径主要根据作用于螺栓连接上的横向及轴向作用力确定。为了预先确定螺栓连接的尺寸，在附录A中列出了三张图。根据图A.2~图A.4，在作用于螺栓连接上的横向及轴向力为已知值时，按照性能等级可以估算出必需的螺纹公称直径。算
按照7.4.1的规定预先确定的尺寸，在风险等级H（高）的拧紧工况2和3及风险等级M（中）的拧紧工况1、2和3的螺栓连接时，应按照VDI2230第1部分的规定或采用FEM（有限元法）、BEM（边界元法）或等效的试验或研究进行计算（参见TB/T3246.1）。7.4.3用紧固扭矩M.进行安装
在技术文件中记录时，额定紧固扭矩M。应减去表3规定的、与规定的拧紧方法（拧紧等级）相符的紧固扭矩的分散值△MM，见公式（4)。安装预紧力及紧固扭矩近似值的部分值参见附录C（资料性附录）。MAred
式中：
紧固扭矩单位为牛·米（N·m）；一紧固扭矩的分散值；
相减后的紧固扭矩，单位为牛·米（N·m)；缩减系数，取值为100%。
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