扭紧方式对扭矩的影响

拧紧方法对扭矩的影响

1。螺栓拧紧的基本原理

1.1夹紧力

螺纹联接器在螺纹构件上施加足够量的扭矩,以允许联接构件接收足够的夹紧力,以确保在空载或载荷条件下可靠且紧密地联接联接构件。因此,夹紧力的大小(通常称为预紧力)是评估螺纹接头质量的主要标准。过度的预紧可能会导致螺纹件断裂或连接件造成压力损失。太小的预紧力可能无法起到夹紧连接件的作用,从而导致联接失败。在螺栓组装过程中,预紧力的测量很困难,因此在组装过程中在拧紧过程中产生的预紧力是通过测量施加在螺钉上的扭矩来间接测量的。

Q0=MKtd×10-3

其中:

Q0-预载,N

M?扭矩Nm

Kt-计算系数

d?-螺栓的公称直径,毫米

计算因子? Kt与螺纹的表面,法兰的粗糙度,润滑条件,拧紧速度,所使用的拧紧工具以及反复拧紧期间的温度变化有关,通常在0.1至0.3?之间。 Kt的变化会导致预紧力吗? Q0也变化很大,变化范围约为40%。从计算公式可以看出,扭矩与夹紧力成正比。

1.2?收紧曲线及其基本形状

如图1所示,假设螺母是固定的,拧紧螺栓,而忽略了摩擦和连接部件的变形。螺栓从头到下端拧紧,以接触连接的接头。该过程螺栓不受力驱动。扭矩为零。随着螺栓继续拧入,螺栓开始接触联接构件并且在联接构件上施加夹紧力,并且还受到来自联接构件的反作用力。由于联接构件的变形,该过程被忽略。中间的螺栓相当于逐渐拉伸的杆。根据材料力学知识,可以绘制出拉力和伸长率曲线。考虑到螺纹连接的特殊性,扭矩可以反映夹紧力,并且每次将螺栓拧入螺母(360°)时,螺栓端面与螺母下端之间的距离会减小螺距,因此可以使用螺栓的旋转角度。测量螺栓的轴向伸长率。因此,如图2所示,可以用扭矩-拐角曲线代替张力-伸长率的曲线,并获得理想条件下的张紧曲线。是将螺钉构件逐渐旋拧到联接构件上的过程,并且整个过程中的扭矩为零。一种?是螺纹件和连接件端面的配合点,从这一点开始,力矩随旋转角度的增加而线性增加;过程? 2?是弹性变形过程,其中逐渐拧紧螺钉部件,b是屈服点,在屈服点之后,螺钉部件发生塑性变形,螺钉部件的长度显着增加,并且扭矩随旋转角度而增加。振幅变小,当到达某个位置时,振幅随转角的增加而开始减小,直到c点为止,螺钉破裂。

在实际生产中,连接部件的摩擦和变形是客观的。在螺栓组装的初始阶段,由于螺栓端面尚未接触联接构件,因此拧紧螺栓的扭矩仅用于克服螺纹对之间的摩擦。随着螺栓被连续拧入,螺纹构件逐渐与联接构件接触。此时,驱动扭矩克服了螺纹对中的摩擦力,并且同时克服了螺栓的下端面与联接构件之间的摩擦。力和夹紧力作用在连接的零件上。对于不同的拧紧驱动扭矩,用于夹紧力的零件比例是恒定的(约10%),因此实际的拧紧曲线与理论曲线的形状基本相同,只是起始扭矩不等于0。

2。拧紧曲线在螺纹接头组件中的应用

质量问题的原因通常有六个方面:人,机器,材料,法则,环和度量。因此,本文将对主要影响因素进行分类。

2.1?由“人”引起的质量问题日益严峻

在螺栓组装过程中,操作员的错误操作通常会导致错误的力矩(即,扭矩符合过程要求,并且实际夹紧力不足),从而导致螺栓连接失败。由于判断螺纹接头质量的传统方法是在拧紧后测量设备的扭矩,因此很难检测到此类错误。这时,有必要发挥收紧曲线的作用。如图3所示,MA为乘积转矩1?正常的拧紧曲线是2?与“ 1”相比,由于操作者没有垂直旋转螺栓,因此扭矩在初始阶段迅速增加。螺栓等效于丝锥,进入工件,然后再次攻丝。此过程中的巨大摩擦产生了这样的错觉,即扭矩符合产品要求,因此拧紧过程不合格。

如图4所示,螺纹接头采用转角拧紧方法,MS为起动转矩,为2?与合格曲线相比? 1?2?在收紧角度的过程中,转角出现了力矩。增加的部分可能是由于以下事实:操作者在转弯阶段不会使紧固装置停顿,而是在紧固螺栓的方向上一起旋转装置,尽管装置驱动套筒会旋转所需的角度,但是螺母和螺母之间没有相对运动,因此不会产生所需的预紧力,因此该过程也不合格。

2.2?由“机器”引起的质量问题日益严峻

由拧紧装置引起的拧紧质量问题主要是由不正确的设计或设备机械装置的磨损引起的。在自动拧紧设备中,设备驱动套筒的磨损或设备中压缩弹簧的塑性变形,以便在拧紧过程中向螺钉施加轴向力,从而导致套筒和螺母在拧紧过程中脱离。如果发生在转角阶段,将导致预紧力不足。如图5所示,在拐角拧紧阶段期间,扭矩突然下降至接近α0。如果该设备的设计不正确,则会导致错误的扭矩,类似于图3。

2.3?由“材料”引起的质量问题日益严重

由螺纹零件和连接零件引起的质量问题通常有两种,一种是由零件尺寸的误差引起的,另一种是由零件的摩擦系数的问题引起的。如图6?所示,曲线?2?为0°。与合格曲线“ 1”进行比较尽管在初始阶段没有异常,但是曲线α2。从一开始就拧紧螺栓,并且螺栓的端面穿过与联接构件的接触。拐角显着减小,并且倾斜度为“ 2”。螺纹孔的直径α1明显大于α1,这可能是由于螺纹孔的深度不够而无法拧入螺栓。

< p>如图7所示,曲线‘1’。和?2?是合格的,需要进行分析。如果螺钉没有采取任何防松措施或自攻螺钉,则为1?是正常的。拧紧扭矩过大的原因是2,螺栓的直径太大,螺母的直径太小,螺纹损坏,螺纹被污染,涂层过厚。如果螺母采取了防松措施,例如压紧和防松,或者螺母上有防松的塑料环,那么曲线2?是正常的吗?1?异常,可能是由于重复使用螺母引起的。由此产生的反宽松措施失败了。

由于螺栓表面的粗糙涂层或夹具表面上的涂料不合格,图8的拧紧曲线具有齿状波动。拧紧时,滑动摩擦和静摩擦会交替出现。一方面,这种紧固问题将严重损坏紧固设备。另一方面,尽管瞬时峰值扭矩达到了产品扭矩要求,但螺纹对中的夹紧力却不满足要求。

2.4?“法律”导致质量提高的问题

紧固方法通常分为弹性紧固方法和塑性紧固方法。由于夹紧力对摩擦系数非常敏感,因此摩擦系数的变化可能会使设计为弹性拧紧的螺钉部件拧入塑性变形区域,从而使设计为塑料。拧紧的零件未拧入塑性变形区,只能通过拧紧曲线才能找到。

< p>此外,如图9所示,曲线2 = 1。尚未拧紧,扭矩直接上升到产品扭矩。在拧紧设备之前,可以先用其他设备将其拧紧。但是,很明显预紧扭矩过高,这不利于发现上述错误力矩。

从前面的讨论中可以看出,在评估螺栓的拧紧质量和分析质量问题时,拧紧曲线确实具有常规拧紧质量检查方法所没有的各种优点。但是,收紧曲线的收集需要先进的收紧设备和高投资;同时,对拧紧曲线的评估需要具有多年经验的高素质人员。因此,该方法可以被各种汽车制造商根据不同情况采用。

本文仅出于技术目的。

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