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1、扭矩與擰緊技術原理一擰緊的基本概念擰任何機體均是由多種零件連接即組裝起來的而零件的連接有多種采用螺栓連接就是其中最常用的一種而欲采用螺栓連接就必須應用擰緊因而這擰緊也就成了裝配工作中應用得極為廣泛的概念零件采用螺栓連接的目的就是要使兩被連接體緊密貼合并為承受一定的動載荷還需要兩被連接體間具備足夠的壓緊力以確保被連接零件的可靠連接和正常工作這樣就要求作為連接用的螺栓在擰緊后要具有足夠的軸向預緊力即軸向拉應力然而這些力的施加也都是依靠擰緊來實現(xiàn)的因而我們很有必要了解一些有關擰緊的基本概念一．螺栓擰緊的基本
2、概念1．擰緊過程中各量的變化在螺栓擰緊時總體的受力情況是螺栓受拉連接件受壓但在擰緊的整個過程中受力的大小是不同的見圖1屈服大體上分為下述幾個階段FT⑴在開始擰緊時由于螺栓未靠座故壓緊力F為零斷T但由于存在摩擦力故扭矩T保持在一個較小的數(shù)值裂⑵當靠座后Z點真正的擰緊才開始壓緊力F和擰F矩T隨轉角A的增加而迅速上升AZ⑶達到屈服點螺栓開始朔性變形轉角增加較大而壓圖1緊力和扭矩卻增加較小甚至不變⑷再繼續(xù)擰緊力矩T和壓緊力F下降直至螺栓產生斷裂2．力矩率力矩率R所表示的是力矩增量△T對轉角△A的比值見圖2即R
3、＝△T△A1TTΔTΔAAA圖2圖3硬性連接的R值高軟性連接的R值低R值與螺栓的長度連接中各件之間的摩擦以及連接件墊圈的彈性有關摩擦系數(shù)的變化是影響力矩率的主要因素此外再加上墊圈密封墊片等引起的彈性變化裝配線上同樣螺紋連接之間的力矩率變化可能超過百分之百這樣力矩轉角的曲線就可能落在圖3斜線中的任何位置Fμ0μ013．摩擦與力矩對壓緊力的影響μ02從圖4中可見同一力矩T值而由于摩擦系數(shù)μ值的不同壓緊力F可能相差很大所μ03以摩擦系數(shù)μ對壓緊力F的影響是非常大μ04的這里的摩擦系數(shù)主要是指螺紋接觸面μ05
4、螺栓與被連接件支撐面間的摩擦系數(shù)T圖4裝配工作按精度等級分為三類安全等級質量等級客戶定義等級測量擰緊效果T我們能夠測量的是扭矩T張力剪切力剪切力FFFF抗張力我們想要得到的是夾緊力F張力螺拴與連接件的關系螺拴和連接的變形螺栓連接的變形關系軸向工作載荷的影響通過螺紋產生夾緊力把連接件夾緊旋轉螺母或螺絲使螺桿受力伸長螺桿伸長產生的夾緊力把連接件夾緊我們需要的是連接件中的夾緊力施加的扭矩并不象夾緊力那么簡單力F力臂L扭矩M螺栓旋轉的越多得到的扭矩越大但是夾緊力1090的扭矩被摩擦力消耗螺紋副中的摩擦了40只
5、有10的扭矩轉化為夾緊力螺栓頭下表面的摩擦力50夾緊力與摩擦力的關系夾緊力與摩擦力的關系通常的情況通常的情況螺栓頭下摩擦力螺紋副中摩擦力螺栓頭下摩擦力螺紋副中摩擦力105040105040在螺栓頭支承面下加潤滑油在螺栓頭支承面下加潤滑油螺栓頭下摩擦力螺紋副中摩擦力夾緊力螺栓頭下摩擦力螺紋副中摩擦力夾緊力154540154540螺紋副中有缺陷如雜質磕碰等螺紋副中有缺陷如雜質磕碰等螺栓頭下摩擦力螺紋副中摩擦力螺栓頭下摩擦力螺紋副中摩擦力5504555045一定要確保施加的扭矩達到最小需要扭矩一定要確保施加
6、的扭矩達到最小需要扭矩夾緊力一定要高于外部載荷安全余量載荷的影響因素–振動–摩擦力的變化–連接件尺寸變化–擰緊精度施加的扭矩不要超過使用極限螺栓連接件的特性施加的扭矩過大會使螺扭矩夾緊力栓過度伸長屈服強度極限抗拉強度極限安全余量取決于–擰緊精度–材料等級旋轉轉角螺栓連接件的特性抗拉強度屈服特性應力Nmm2抗拉強度失效抗拉應力851008800Nmm250屈服應力彈性區(qū)域80008640Nmm2拉伸度螺栓標識系統(tǒng)生產商第一個數(shù)1100的最小抗拉強度Nmm2100×8800Nmm2第二個數(shù)屈服強度與最小抗
7、拉強度之間的關系0880兩數(shù)相乘得出屈服應力80008640Nmm2公制螺紋彈性變軟會影響夾緊力Time材料彈性松弛變軟會使夾緊力衰減內部分析平均加載80屈服如我們恰巧看到螺紋與支承面連接表面我們注意此處壓痕非常高因為螺栓伸長遠端出現(xiàn)屈服以及這些區(qū)域出現(xiàn)崩潰而使夾緊力減少二螺栓擰緊的方法擰緊實際上就是要使兩被連接體間具備足夠的壓緊力反映到被擰緊的螺栓上就是它的軸向預緊力即軸向拉應力而不論是兩被連接體間的壓緊力還是螺栓上的軸向預緊力在工作現(xiàn)場均很難檢測也就很難予以直接控制因而人們采取了下述幾種方法予以間
8、接控制1扭矩控制法T扭矩控制法是最開始同時也是最簡單的控制方法它是當擰緊扭矩達到某一設定的控制值Tc時立即停止擰緊的控制方法它是基于當螺紋連接時螺栓軸向預緊力F與擰緊時所施加的擰緊扭矩T成正比的關系它們之間的關系可用T＝KF2來表示其中K為扭矩系數(shù)其值大小主要由接觸面之間螺紋牙之間的摩擦阻力Fμ來決定在實際應用中K值的大小常用下列公式計算K0161p0585μd025μDD32ei其中p為螺紋的螺距μ為綜合摩擦系數(shù)d2為螺紋的中徑D為支承面的有效外徑D為
