扭矩 -转角法拧紧工艺条件下的装配质量评价
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扭矩是什么意思及基本定义扭矩是什么意思及基本定义扭矩监测系统作为轧机传动系统工况实时监测的重要手段,越来越受到人们重视。
那么扭矩是意思呢?下面是的扭矩的意思资料,欢迎阅读。
扭矩的意思扭矩在物理学中就是力矩的大小,等于力和力臂的乘积,国际单位是牛米Nm,此外还可以看见kgm、lb-ft这样的扭矩单位,由于G=mg,当g=9.8的时候,1kg的重量为9.8N,所以1kgm=9.8Nm,而磅尺lb-ft则是英制的扭矩单位,1lb=0.4536kg;1ft=0.3048m,可以算出1lb-ft=0.13826kgm。
在人们日常表达里,扭矩常常被称为扭力(在物理学中这是2个不同的概念)。
例如:8代Civic 1.8的扭矩为173.5Nm@4300rpm,表示引擎在4300转/分时的输出扭矩为173.5Nm,那173.5N的力量怎么能使1吨多的汽车跑起来呢?其实引擎发出的扭矩要经过放大(代价就是同时将转速降低)这就要靠变速箱、终传和轮胎了。
引擎释放出的扭力先经过变速箱作“可调”的扭矩放大(或在超比挡时缩小)再传到终传(尾牙)里作进一步的放大(同时转速进一步降低),最后通过轮胎将驱动力释放出来。
如某车的1挡齿比(齿轮的齿数比,本质就是齿轮的半径比)是3,尾牙为4,轮胎半径为0.3米,原扭矩是200Nm的话,最后在轮轴的扭力就变成200×3×4=2400Nm(设传动效率为100%)在除以轮胎半径0.3米后,轮胎与地面摩擦的部分就有2400Nm/0.3m=8000N,即800公斤力的驱动力,这就足以驱动汽车了。
若论及机械效率,每经过一个齿轮传输,都会产生一次动力损耗,手动变速箱的机械效率约在95%左右,自动变速箱较惨,约剩88%左右,而传动轴的万向节效率约为98%。
整体而言,汽车的驱动力可由下列公式计算:扭矩×变速箱齿比×最终齿轮比×机械效率/轮胎半径补充一点:为什么引擎的功率能由扭矩计算出来呢?功率P=功W/时间t,功W=力F×距离s;所以,P=F×s/t=F×速度v这里的v是线速度,而在引擎里,曲轴的线速度=曲轴的角速度ω×曲轴半径r,代入上式得:功率P=力F×半径r×角速度ω ; 而力F×半径r=扭矩得出:功率P=扭矩×角速度ω 所以引擎的功率能从扭矩和转速中算出来角速度的单位是弧度/秒,在弧度制中一个π代表180度概述扭矩是使物体发生转动的力。
扭矩的概念理解扭矩是衡量一个力矩对物体旋转的影响程度的物理量。
当我们施加一个力矩在一个物体上时,它会试图使物体绕一个轴旋转。
扭矩的大小取决于力矩的大小和作用的距离。
如果力矩的方向和旋转轴垂直,那么力矩将产生最大的旋转效果。
为了更好地理解扭矩的概念,我们可以从以下几个方面来探讨。
首先是扭矩的定义和计算。
扭矩的定义是力乘以力臂,力臂是施加力的垂直距离到旋转轴的距离。
通常来说,我们使用牛顿(N)作为力的单位,米(m)作为长度的单位,因此扭矩的单位是牛顿·米(N·m),也可以用牛顿·厘米(N·cm)表示。
计算扭矩时,我们需要考虑施加力的大小和力臂的长度。
接下来是扭矩的方向。
扭矩是一个矢量量,具有大小和方向。
根据右手定则,我们可以确定扭矩的方向。
当右手的四个手指从旋转轴垂直地伸出时,拇指的方向指示了扭矩的方向。
如果拇指指向旋转轴相反方向,那么扭矩的方向是逆时针的;如果拇指指向旋转轴同向,那么扭矩的方向是顺时针的。
进一步来说,我们需要了解力臂的重要性。
力矩的大小取决于力矩的大小和力臂的长度。
如果力矩的大小相同,但力臂的长度不同,那么力臂较长的扭矩将产生更大的旋转效果。
这意味着我们可以通过增加力臂的长度来增加扭矩的大小。
在实际应用中,我们可以利用这个原理来提高一些机械装置的效率。
此外,扭矩还与力的方向和施加力的位置有关。
如果力和力臂垂直,则扭矩将最大化。
同样,如果施加力的位置越远离旋转轴,扭矩也将更大。
因此,为了最大化扭矩,我们应该选择一个较大的力,并将其作用在离旋转轴较远的位置。
扭矩在日常生活和工程领域中有着广泛的应用。
在机械工程中,扭矩是设计和分析设备和结构的重要参数。
例如,在发动机设计中,扭矩决定了引擎的性能和输出功率。
在车辆工程中,扭矩是衡量汽车引擎和传动系统效率的重要指标。
在工业机械中,扭矩是测量和控制电机转矩的关键参数。
在日常生活中,我们也可以看到扭矩的应用。
转矩和扭矩的区别转矩和扭矩是机械工程领域中两个重要而相互关联的概念。
虽然这两个词经常被混淆使用,但实际上它们在意义和应用上有着明显的区别。
本文将详细介绍转矩和扭矩的定义、特点以及它们在工程中的应用。
首先,让我们来了解转矩的概念。
转矩是指力对物体产生的旋转效果。
简单来说,它是一个产生旋转运动的力的量度。
转矩通常用牛顿·米(N·m)作为单位表示,它由两个因素决定:施加力的大小和施加力的距离。
在实际应用中,转矩常常涉及到杠杆原理。
当一个力施加在物体的某一点上,该物体将绕着某个固定轴旋转。
杠杆臂的长度决定了转矩的大小。
如果力施加的点与轴之间的距离越大,那么产生的转矩就会越大。
扭矩,与转矩类似,也是产生旋转效果的力的量度。
它是指施加在旋转体上的力矩。
扭矩的单位通常是牛顿·米(N·m)或磅·英尺(lb·ft),用于衡量力对物体旋转产生的影响。
扭矩和转矩之间的主要区别在于应用领域。
转矩通常用于描述静止物体的旋转运动,而扭矩则更多地用于描述旋转物体的运动。
简而言之,转矩是对物体施加力产生旋转效果的描述,而扭矩是对旋转物体施加力的描述。
在工程领域中,转矩和扭矩被广泛应用于各种机械设备和系统的设计和分析中。
例如,在汽车行业中,转矩通常用于描述发动机输出的动力。
发动机的转矩越大,车辆的加速性能也会越好。
而扭矩则用于描述车辆的驱动力,即车轮上的力矩。
通过调整发动机的扭矩输出,可以改变车辆的速度和行驶能力。
另一个应用领域是机械传动系统。
在机械传动中,转矩和扭矩被用于描述动力的传递和转换。
例如,在齿轮传动系统中,转矩被用于描述齿轮之间的力矩传递。
通过改变齿轮的大小和齿数,可以实现不同转矩的传递和调整。
此外,转矩和扭矩还与机械设备的性能和效率密切相关。
对于某些机械装置,如电动机和发电机,高转矩或扭矩输出是至关重要的。
它们的输出功率往往取决于所施加的转矩或扭矩大小。
因此,在设计和选择这些设备时,必须确定合适的转矩或扭矩值。
扭矩大小的概念1. 定义扭矩是一个物理量,用于描述力对物体旋转的影响。
它是一个矢量,具有大小和方向。
在机械领域中,扭矩通常被定义为力乘以力臂的乘积,即:$ = F r $其中,$ $ 表示扭矩(单位为牛·米),$ F $ 表示作用在物体上的力(单位为牛顿),$ r $ 表示力臂(单位为米)。
2. 重要性扭矩大小是衡量物体抵抗外部转动作用的能力的重要指标。
它在工程设计、机械运动分析和车辆性能评估等领域具有重要应用。
首先,扭矩大小决定了物体受到外部力时所产生的转动效果。
当一个物体受到一对相等大小、反向作用线相距一定距离的力时,如果两个力之间的距离越大,那么产生的转动效果就越大;反之,如果距离越小,则产生的转动效果就越小。
因此,在设计机械装置或评估车辆性能时,需要考虑扭矩大小以确保所需的转动效果。
其次,扭矩大小对于机械装置的稳定性和安全性也非常重要。
如果一个机械装置的扭矩过大,可能会导致部件的损坏或失效。
而如果扭矩过小,则可能无法完成所需的工作任务。
因此,在设计机械装置时,需要合理选择扭矩大小以保证装置的正常运行和安全性。
此外,扭矩大小还与能源利用效率密切相关。
在一些需要转动力来驱动设备运行的场景中,如发动机、电动机等,能源消耗通常与所需的扭矩成正比。
因此,在设计这类设备时,需要合理选择扭矩大小以提高能源利用效率。
3. 应用3.1 工程设计在工程设计中,扭矩大小是一个重要参数。
例如,在设计传动系统时,需要根据所需的输出转矩来选择合适的传动比例和传动方式;在设计旋转部件时,需要考虑受到的外部负载和所需的转速来确定合适的轴材料和尺寸等。
3.2 车辆性能评估在评估车辆性能时,扭矩大小是一个重要指标。
例如,在评估汽车的加速性能时,需要考虑发动机的输出扭矩;在评估卡车的牵引能力时,需要考虑发动机的扭矩输出和传动系统的传递效率等。
3.3 机械运动分析在机械运动分析中,扭矩大小可以用于描述系统中各部件之间的相互作用。
扭矩测量方法扭矩是描述物体旋转运动状态的物理量,是力矩的一种特殊形式。
在工程领域中,扭矩的准确测量对于确保机械设备的正常运行至关重要。
因此,本文将介绍几种常见的扭矩测量方法,以帮助读者更好地了解和掌握扭矩测量的技术。
首先,我们来介绍一种常见的扭矩测量方法——力臂法。
力臂法是通过测量施加力的力臂长度和力的大小来计算扭矩的方法。
具体操作时,首先需要将力传感器安装在力臂上,然后施加力,并通过力传感器获取力的大小,再测量力臂的长度,最终可以通过力矩的计算公式计算出扭矩的数值。
这种方法简单易行,适用于大多数情况下的扭矩测量。
其次,还有一种常见的扭矩测量方法——弹簧测力计法。
弹簧测力计法是利用弹簧的弹性变形来测量扭矩的方法。
具体操作时,将弹簧测力计安装在扭矩传感器上,当扭矩作用在传感器上时,弹簧会产生弹性变形,通过测量弹簧的变形量就可以计算出扭矩的大小。
这种方法适用于需要连续监测扭矩变化的场合,具有高灵敏度和高精度的特点。
除了以上两种方法外,还有一种常见的扭矩测量方法——电子式扭矩传感器法。
电子式扭矩传感器法是利用电子传感器来测量扭矩的方法。
具体操作时,将电子式扭矩传感器安装在需要测量扭矩的位置上,传感器会将扭矩转化为电信号输出,通过电子设备进行处理和显示。
这种方法适用于需要远程监测和自动控制的场合,具有实时性和便捷性。
总的来说,扭矩的准确测量对于工程领域具有重要意义。
不同的扭矩测量方法各有特点,可以根据实际需求选择合适的方法进行测量。
通过本文介绍的几种常见的扭矩测量方法,相信读者对扭矩测量技术有了更深入的了解,能够更好地应用于实际工程中。
螺栓扭矩定义
在机械领域中,螺栓是一种常用的连接零件,用于将两个或多个零件固定在一起。
为确保连接的牢固性和安全性,螺栓需要施加适当的扭矩进行紧固。
而螺栓扭矩则是指施加在螺栓上的旋转力,用于将其拉伸并形成一定的预紧力,从而使连接处产生一个足够大的摩擦力,防止零件在工作过程中发生松动或脱落。
螺栓扭矩的大小对于连接的牢固性和稳定性起着至关重要的作用。
如果扭矩过大,可能会导致螺纹损坏、零件变形或螺栓折断;而如果扭矩过小,则无法确保连接的牢固性,容易造成零件松动或失效。
因此,在实际工程中,需要根据连接零件的材料、螺栓规格和使用环境等因素来确定合适的扭矩数值。
螺栓扭矩的计算通常借助于扭矩扳手等工具来实现。
在进行螺栓拧紧时,需要根据实际情况选择合适的扭矩数值,并使用扭矩扳手精确施加扭矩力。
此外,在进行螺栓拧紧前,应当确保螺栓和螺母之间的接触面干净,并使用适当的润滑剂减少摩擦力,从而保证扭矩传递的准确性和可靠性。
总的来说,螺栓扭矩定义了在螺栓连接过程中施加在螺栓上的旋转力,是确保连接牢固和安全的关键参数。
正确选择和施加适当的螺栓扭矩是机械工程中重要的技术之一,对于提高零件连接的可靠性和稳定性具有重要意义。
扭矩知识点总结一、引言扭矩是力矩的一种,是一个描述力对物体旋转的效果的物理量。
在机械工程中,扭矩是一个非常重要的参数,它在机械传动、刀具加工等领域都有着广泛的应用。
因此,对扭矩的认识和理解对于工程技术人员来说至关重要。
本文将对扭矩的基本概念、计算方法、应用领域等进行总结和介绍。
二、扭矩的基本概念1. 扭矩的定义扭矩是一个描述力对物体旋转的效果的物理量。
在直线运动中,力的作用是使物体产生位移,而在旋转运动中,力的作用是使物体产生转动。
扭矩就是描述这种力的作用效果的物理量。
2. 扭矩的计量单位国际单位制中,扭矩的计量单位是牛顿·米(N·m),其他常用的计量单位还有千克·米(kg·m)、牛顿·毫米(N·mm)等。
3. 扭矩的计算扭矩的计算公式为:\[ T = F \times r \times \sin\theta \]其中,T为扭矩,F为作用力,r为力臂的长度,θ为作用力和力臂的夹角。
4. 扭矩的作用扭矩的主要作用是产生物体的旋转运动。
在机械传动中,扭矩可以通过传动装置(如轴、齿轮等)传递到受力物体,从而使受力物体产生旋转运动。
三、扭矩的计算方法1. 静力平衡法静力平衡法是一种通过平衡力矩来计算扭矩的方法。
当一个物体处于平衡状态时,它受到的合外力矩为零。
因此,可以通过平衡力矩的方法计算出扭矩的大小。
2. 动力学法动力学法是一种通过物体受力的动力学方程来计算扭矩的方法。
根据牛顿第二定律,物体所受的合外力矩等于物体的惯性力矩和加速度产生的动力矩的和,通过这种方法可以计算出物体受到的扭矩大小。
3. 计算机模拟法计算机模拟法是一种通过计算机模拟物体受力情况来计算扭矩的方法。
通过建立物体受力的模型,并通过计算机仿真来模拟物体受力情况,从而计算出扭矩的大小。
四、扭矩的应用领域1. 机械传动在机械传动中,扭矩是一个非常重要的参数。
例如在汽车中,发动机通过齿轮、传动轴等传动装置将扭矩传递到车轮,从而产生驱动力。
Q/HNZB 河南钻豹车业有限公司企业标准Q/HNZB J001–2014 电动三轮车紧固件扭矩值选择2014-10-29发布 2014-11-01实施河南钻豹车业有限公司发布前言本标准是在GB/T3098.13-1996《紧固件机械性能螺栓与螺钉的扭矩试验和破坏公称直径1~10mm》及GB/T3098.5-2000《紧固件机械性能自攻螺钉》标准的基础上参照《机械设计手册》第四版第二卷第五篇《联接与紧固》设计及相关参数,为规范电动三轮车紧固件扭矩值,方便设计人员引用而制作本标准。
本标准附录A为资料性附录。
本标准由河南钻豹车业有限公司技术部提出。
本标准由河南钻豹车业有限公司技术部管理。
本标准由河南钻豹车业有限公司批准。
本标准由河南钻豹车业有限公司负责起草。
本标准主要起草人:李连龙。
电动三轮车紧固件扭矩值选择规范1 范围本标准规定了电动三轮车标准紧固件、非标准紧固件采用螺纹联接的扭矩值的要求。
本标准适用于电动三轮车标准紧固件、非标准紧固件采用螺纹联接的扭矩值的选择。
2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版本均不适用于标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。
GB/T 192-1981 普通螺纹基本牙型GB/T 196-1981 普通螺纹基本尺寸GB/T 2516-1981 普通螺纹信差值GB/T 3098.1-2000 紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱GB/T 3098.5-2000 紧固件机械性能自攻螺钉GB/T 3098.13-1996 紧固件机械性能螺栓与螺钉的扭矩试验和破坏扭矩公称直径1~10mm3 术语及定义下列术语及定义适用于本标准。
3.1预紧力为防止受横向载荷螺栓联接的滑动,保证其受载具有紧密性,而对螺栓组施加的拉力。
扭矩的含义扭矩的计算公式和单位扭矩是力对物体产生旋转的能力,也可以称为力矩。
它是描述物体所受到的力对于一个给定的旋转轴产生的扭转效应的物理量。
扭矩可以用来衡量一个物体的旋转能力或者阻力。
计算扭矩的公式是:T = F × r × sin(θ)其中,T表示扭矩(单位:牛顿·米,Nm),F表示力(单位:牛顿,N),r表示力对应的力臂(单位:米,m),θ表示力相对于力臂的夹角。
力臂是指力作用在物体上的垂直距离,垂直距离越大,力的作用越有效,产生的扭矩也越大。
夹角θ则是指力和力臂之间的夹角,如果力的方向与力臂平行,夹角为零,此时扭矩为零。
夹角θ大于零时,扭矩的方向按照右手螺旋定则确定,即小指的弯曲方向。
扭矩的单位是牛顿·米(Nm),它表示力在力臂上产生的力矩,也可以表示为焦耳(J)。
扭矩在物理学和工程中有着广泛的应用,特别是在涉及旋转运动的系统中:1.机械设计:扭矩是机械系统旋转部件设计的重要参数。
例如,在汽车发动机中,扭矩用于描述引擎的输出功率,可以影响车辆的加速度和爬坡能力。
2.物理学:扭矩是描述刚体运动和转动力学的重要概念。
例如,牛顿第二定律对刚体的转动给出扭矩和角加速度的关系。
3.工业应用:扭矩在机械加工、装配和松固定件等领域中有广泛应用。
例如,在汽车维修中,扳手用来紧固和松开螺栓时需要具有合适的扭矩。
在实际应用中,扭矩还有一些相关的概念和单位:1.扭矩矩阵:描述一个物体上的多个力矩的叠加效应。
2.动力学扭矩:描述物体的旋转运动产生的惯性力矩。
3. 马力:比较常见的表示功率的单位,是扭矩与转速的乘积。
1马力(hp)等于约745.7瓦特(W)。
总结起来,扭矩是描述物体受到力引起的旋转效应的物理量。
它的计算公式是T = F × r × sin(θ),单位是牛顿·米(Nm)。
通过扭矩的概念和计算,可以对物体的旋转运动和转动力学进行分析和应用。
扭矩系数和紧固轴力
扭矩系数和紧固轴力是指使用力量来驱动轴承用螺栓时所产生
的扭矩和紧固轴力值。
它们是通过控制螺栓的特定参数,来测量螺栓的拧紧能力以及紧固部件的能力,用来确保螺栓的有效性和安全性。
扭矩系数是一种可用来测量螺栓拧紧能力的参数,它定义为轴上发生的最大扭矩与螺纹长度之比。
紧固轴力也是一个测量参数,它指的是螺栓拧紧时反作用于螺纹槽的施力,以确保螺栓的牢固程度。
扭矩系数和紧固轴力的值是视情况而定的,一般来说,它们的值应该满足紧固螺栓本身的最低要求和使用螺栓的零件的最低要求。
有时,紧固轴力的值会比紧固螺栓要求的值更高,以确保比规范要求的更高的安全等级。
正确的扭矩系数和紧固轴力有助于有效防止螺栓在使用过程中
受到损坏,同时避免出现零件失效或受损。
正确的扭矩系数和紧固轴力值可以有效地保证紧固部件的强度和可靠性,确保螺栓的安全性和可靠性。
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扭矩-转角法拧紧工艺条件下的装配质量评价林湖(上海大众汽车有限公司201805 )摘要:扭矩- 转角拧紧方法在现代螺纹副装配作业中占有重要地位,客观已是关键螺栓紧固所采用的一种主要的方法。
但如何在这种工艺条件下对螺纹副的联接质量进行评定,则是一个需要解决的实际问题,本文就此进行了一些探讨。
关键词:螺栓联接扭矩转角法装配质量评定方法1、扭矩- 转角拧紧工艺的技术特点所引起的评定问题螺纹副联接是汽车、内燃机、压缩机等众多机械行业装配作业所广泛采用的一种方法,为确保装配的质量,必须对螺纹副的拧紧状态予以控制。
现今用于控制螺纹拧紧的方法主要有扭矩法,扭矩- 转角法,屈服点法,螺栓伸长法等4 种。
其中,螺栓伸长法虽然最为准确、可靠,然而,由于难以在实际的装配机械上实现,故至今尚未用于生产。
相比之下,扭矩法因简单易行,长期来一直是螺纹副装配中最常用的方法。
但随着对装配质量要求的不断提高,扭矩法的不足也越来越多地暴露出来。
因此,近十年来,重要场合下螺栓联接所采用的拧紧工艺基本由扭矩- 转角法所取代,大大提高了产品的装配质量。
以轿车发动机为例,在现代汽车厂的发动机装配线上,关键螺栓联接,如主轴承盖、缸盖、机油滤清器支架、曲轴轴头等的拧紧工艺都为扭矩- 转角法,一些分装线上的重要螺栓联接,象连杆,采用的也是这种方法。
装配拧紧的实质是通过螺栓的轴向预紧力将两个工件(如缸盖与缸体)可靠地联接在一起,因此,对轴向预紧力的准确控制是保证装配质量的基础。
通过控制拧紧扭矩间接地实施预紧力控制的扭矩法由于受到摩擦系数等多种不确定因素的影响,导致对轴向预紧力控制精度低。
此外,出于安全考虑,最大轴向力在设计时一般设在其屈服强度的70% 以下,实际值往往只有30~50% 。
轴向预紧力小而分散,必然造成材料利用率低、结构笨拙和可靠性差。
而扭矩- 转角法的实质是控制螺栓的伸长量,在螺栓贴合以后的整个拧紧范围,伸长量始终与转角成正比。
在弹性范围内,轴向预紧力与伸长量成正比,控制伸长量就是控制轴向力,螺栓开始塑性变形后,虽然两者已不再成正比关系,但杆件受拉伸时的力学性能表明,只有保持在一定范围以内,轴向预紧力就能稳定在屈服载荷附近。
事实上,扭矩- 转角法主要通过将螺栓拉长在超弹性极限,达到屈服点,以实现既充分利用材料强度,又完成了高精度拧紧控制的目的。
众所周知,扭矩是一种易测量又易显示的工作参数,而对轴向预紧力的测量则很困难。
在评定装配质量,即产品的螺栓联接质量时,若采用扭矩法进行拧紧,则装配工艺的要求表达为M A=M A0±10%,其中M A0为额定扭矩值。
据此,很容易确定上、下限控制,但若采用扭矩- 转角法,工艺要求的表达形式就完全不同,成为:M A=M s±10%+a10%。
其中M s称为起始扭矩,a 是达到起始扭矩后螺栓转过的角度,取值一般为60o、90o、120o等,至于±10o只是转角公差的一种表达形式,也有定为±10%的,或以单边公差表示,如180o +20 o。
而对扭矩- 转角拧紧工艺条件,该如何评定螺栓联接质量呢?这是企业必须解决的一个实际问题。
2 .评定装配质量的技术依据现实情况是尽管扭矩- 转角法的拧紧原理与常用的扭矩法有着本质的区别,可在评定产品的装配质量时,还是只能利用扭矩这一参数,采用对最终扭矩进行检查的形式,与执行扭矩法拧紧工艺时一样。
但必须指出,采用扭矩- 转角法拧紧时,最终扭矩的大小与螺栓联接的摩擦状况、材料强度等因素有关,其最终扭矩的分布比较分散,然而,扭矩的分散正是为了减小轴向预紧力的分散。
螺栓联接组件的扭矩系数越大,其最终扭矩就越大;当扭矩系数较小时,其最终扭矩就小。
正常情况下,螺栓联接的扭矩系数总是在一定范围内分布,获得的最终扭矩就在一定范围内分布,因此,通过设定合理的最终扭矩范围,能对采用扭矩- 转角法拧紧工艺时的装配质量做出评定。
由此产生了间接和直接两种评定模式,虽然它们都是以上述最终扭矩值作为依据,但获得的途径不同。
间接法是以拧紧枪在完成螺栓紧固作业那一瞬间所显示的值作为最终扭矩的,一般称为装配扭矩。
而直接法则是一种事后检查方法,乃是由专业检查人员手持指针式或电子数显式扭力扳手,直接对产品上某一螺栓联接部位进行扭矩测试,均采用“紧固法”,这样得到的最终扭矩值常称为检查扭矩。
从图1 中可以看出,在采用扭矩- 转角法装配拧紧工艺时,摩擦系数、预紧力与最终扭矩之间的关系。
图1 超弹性装配时的预紧力和拧紧力矩关系示意图如果螺栓强度最大,摩擦系数最小,则产生最大预紧力F Mmax,反之,如果螺栓强度最小,摩擦系数最大,则产生最小预紧力F Mmin。
如果螺栓强度最小,摩擦系数最小,将产生最终扭矩M Amin,反之,如果螺栓强度最大,摩擦系数最大,将产生最大最终扭矩M Amax。
鉴于用作螺栓紧固的各类器具,无论较简单的手持式扭力扳手还是自动化程度很高的多头电动装配机,都需经过严格、规范的校准,这为保证螺栓联接的质量打下了基础。
加之检查最终扭矩的方式,客观上会一定程度地改变螺栓联接的原始状态,因此,企业在采用直接法评定产品的装配质量时,大多采取抽检的办法。
以某汽车发动机厂为例,这项工作在Audit 检查阶段进行,每一班抽一台产品发动机在台架(即厂里的测功房)进行 5 个小时运行实验,在取下后所做的解析、测试内容中,螺栓联接质量的评定是其中一项,为此质量部门制定了一张“扭矩表”作为依据,由专业人员手持指针式或电子数显式扳手检查60 多处的最终扭矩。
其他类产品的情况相似,只是不需要在测试扭矩前做什么台架实验,象汽车厂中对整车和一些独立总成的抽检就是例子。
至于采用间接法来检查螺栓联接的最终扭矩,严格地讲属于动态监测过程,与以上谈到的直接法的性质完全不同。
此时,关键是确定最终(装配)扭矩的上、下限M Amax和M Amin,然后作为设定值输入电动拧紧枪的控制器,在实施紧固作业过程中,将根据实测的装配扭矩值大小,对螺栓联接的状态作出评价,显然,这种监测是100% 的进行。
至于对较简单的拧紧类器具,做法上虽有区别,但究其性质是一样的。
问题是如何确定最终扭矩的范围,在采用扭矩法拧紧工艺时,如前所述,这个问题有明显答案。
但对实施扭矩- 转角法的螺栓联接,又如何确定它们最终扭矩的控制范围,以作为评定依据呢?3 .几种在用评定方法简述评价扭矩- 转角拧紧工艺条件下的装配质量,企业界在用的方法大致有这样几种:经验法,即直接参照执行国外的一些做法。
鉴于不少国内汽车厂(包括发动机厂和零部件厂)的产品和制造工艺都不同程度地引进国外技术,后者的一些检查方法也就被国内企业所仿效。
下限控制法是有代表性的一种“直接”评定方法,实施该方法时,只设置控制范围的下限,即最终扭矩的最小值M Cmin,通过评定确保螺栓联接的最终扭矩不小于M Cmin。
至于M Cmin的量值,则有经验而定,一种较常用的方式是“系数值”,将扭矩-转角法的起始扭矩乘以一个固定的系数C,作为M Cmin,即MC min=C.M s上式中的起始扭矩,系数一般取为1.1。
如发动机中的机油滤清器支架,在采用扭矩-转角法固定于某型号发动机上时,装配工艺为:16Nm±10%+90o ±15o,采用下限控制法时,M Cmin就被定为18Nm。
还有一种情况是对每个特定的螺栓联接设定一个明确的下限控制值,即规定此种情况下的M Cmin。
如在某车型的整车装配中,将副车架安装在车身上的装配工艺为70Nm±10%+90o±10o,下限控制值规定为80Nm。
当然,这也是一个经验值。
不可否认,“下限控制”这种经验法有一定的局限性,只适合工艺过程相当稳定,设备状态很好的情况下。
参考标准法。
这种做法适用于间接法评定,即根据一些大的企业集团或国际组织推出的标准,作为确定最终(装配)扭矩M A控制范围的依据。
表1摘自德国大众汽车集团的一个标准,它给出了部分常用标准螺栓使用扭矩-转角法进行装配时,起始扭矩的推荐值,以及轴向预紧力F n和最终扭矩M A的散布范围,后者无疑可以作为M A上、下控制限的参考依据。
表1 超弹性螺栓装配起始扭矩M A和转角及最大最小预紧力F Mmin ,F Mmax毫无疑问,参考标准法如同前面的经验法一样,也有其局限性,首先,表1 的转角法是唯一的,即a=90o,而实际执行扭矩- 转角法时,a 可以取包括120o、180o在内的各种值。
另外,实施拧紧时的不同做法,如采取拧紧后松开再拧紧,分步拧紧等方式,都直接影响最终(装配)扭矩值的分布范围。
统计法。
这种评定方法的原理是,在确定螺栓紧固设备(器具)稳定可靠的前提下,通过测量、读取大量合格螺栓联接的最终扭矩,再经统计分析求出其均值和标准偏差,由此确立上、下控制限。
统计法既适用于最终扭矩的直接评定,也适用于最终扭矩的间接评定,区别仅在于获得测试样本的方式、过程不同,前者必须通过事后的人工检测得到产品的检查扭矩,而后者就比较简单,特别对那些电动拧紧装配机,装配扭矩M A的读取、输出都很方便。
对检查扭矩M C,根据n 次测试结果,可求得检查扭矩的均值M A及标准差s , 由此得到合格螺栓联接检查扭矩的控制上限M CU =M Cm +3s,以及控制下限M Cl=M cm-3s。
同样,对装配扭矩M A,根据从螺栓拧紧机(器具)上获得的n 个最终扭矩M A的读数,可求得装配扭矩M A的均值M Am及标准差s 。
由此,就能得到合格螺栓装配扭矩的控制上限M AU =M Am +3s,以及控制下限M Cmin ,M Cmax =M Am-3sM AL=M Am-3s。
以下是一个实例。
为了对采用扭矩- 转角拧紧工艺的某型号柴油机缸盖螺栓联接制定合理的最终扭矩在线监测范围(M Amin ,M Amax)和产品检查控制范围(M Cmin ,M Cmax),在柴油机总装现场对该产品进行了装配扭矩和检查扭矩的测试,结果如表 2 所示。
表2 螺栓的装配扭矩及产品检查扭矩测试结果根据表2 中最后二行求出的均值和标准差,就可按前面所述方法十分方便地求出直接法和间接法评定时的两种控制范围。
事实上,不少企业在评定和控制产品的装配质量时,同时采用“直接法”和“间接法”,尤其对于技术先进的电动拧紧装配机,设置一个装配扭矩M A的监测范围不是太困难。
然而再采用抽检的方式,直接评定产品的检查扭矩,至于此时到底用经验法还是用统计法,则由企业自己确定。
参考文献:[1] 林湖 . 硕士学位论文 . 上海海运学院 . 2002 年12 月[2] 张家全 . 扭矩- 转角装配方法及测量误差分析 . 第十次全国汽车装试年会论文集 . 2002 ,11[3] 张琼敏 . 发动机缸盖螺栓拧紧工艺研究 . 第十次全国汽车装试年会论文集 . 2002 ,11联系方式:林湖,现工作单位:上海大众汽车有限公司规划部样板科(201805 )。