扭矩 -转角法拧紧工艺条件下的装配质量评价
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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。
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。
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。
扭矩的计算方法
扭矩是衡量力矩大小的物理量,通常用牛顿米(N·m)表示。
它是由力矩和杠杆臂的乘积计算而得,其中力矩是力作用于物体的力臂与力的夹角的乘积。
在实际应用中,扭矩的计算方法与机械设备的设计、维修和性能评估密切相关。
在机械设计中,扭矩的计算是评估动力系统性能的关键一环。
例如,在发动机设计中,需要计算发动机的最大扭矩和扭矩曲线,以确定发动机的输出能力和效率。
扭矩的计算方法包括测量和计算两种方式。
在测量方法中,可以使用扭力扳手和扭矩传感器等工具对扭矩进行直接测量。
扭力扳手是一种专门用于测量扭矩的工具,它能够将扭力转化为数字信号,并通过显示屏或数据线输出扭矩值。
扭矩传感器则是一种能够测量扭矩大小和方向的传感器,在机械设备测试和维修中广泛应用。
在计算方法中,可以使用杠杆原理和力矩公式来计算扭矩。
杠杆原理是指当杠杆两端施加力矩时,力矩的大小和方向相等且相反。
利用杠杆原理可以计算出物体所受的扭矩大小。
力矩公式则是根据力矩的定义和杠杆原理,推导出的用于计算扭矩的数学公式,常见的力矩公式包括扭矩等于力乘以力臂,扭矩等于转动惯量乘以角加速度等。
总之,扭矩的计算方法是机械设计、维修和性能评估的重要内容,可以通过测量和计算两种方式来实现。
在实际应用中,需要根据具体情况选择合适的方法,并结合杠杆原理和力矩公式来计算扭矩大小和
方向。
扭矩测量方法扭矩是描述物体旋转状态的物理量,通常用于描述物体受到的扭转力。
在工程领域中,扭矩的测量是非常重要的,因为它直接影响到机械设备的运行和性能。
本文将介绍几种常见的扭矩测量方法,帮助读者更好地理解和应用扭矩测量技术。
一、动态扭矩测量方法。
动态扭矩测量方法是通过监测物体在旋转过程中所受到的力来计算扭矩的方法。
这种方法通常使用力传感器或扭矩传感器来实现。
当物体受到扭转力时,传感器会产生相应的电信号,通过测量这些信号的大小和变化,可以计算出物体所受的扭矩大小。
动态扭矩测量方法适用于需要实时监测扭矩变化的场合,如汽车发动机的扭矩输出检测等。
二、静态扭矩测量方法。
静态扭矩测量方法是通过施加一定的力矩到物体上,然后测量物体的变形或位移来计算扭矩的方法。
常见的静态扭矩测量方法包括梁式扭矩传感器、应变片传感器等。
这些传感器可以测量物体在扭转过程中产生的应变或位移,通过这些数据可以计算出物体所受的扭矩大小。
静态扭矩测量方法适用于需要高精度测量扭矩的场合,如实验室科研领域的扭矩测量等。
三、电磁式扭矩测量方法。
电磁式扭矩测量方法是通过在物体上安装一对电磁传感器,利用电磁感应原理来测量扭矩的方法。
当物体受到扭转力时,传感器会产生相应的电磁信号,通过测量这些信号的大小和变化,可以计算出物体所受的扭矩大小。
电磁式扭矩测量方法适用于需要在恶劣环境下进行扭矩测量的场合,如海洋工程、航空航天等领域。
四、光学式扭矩测量方法。
光学式扭矩测量方法是通过在物体表面安装一对光学传感器,利用光学原理来测量扭矩的方法。
当物体受到扭转力时,传感器会产生相应的光学信号,通过测量这些信号的大小和变化,可以计算出物体所受的扭矩大小。
光学式扭矩测量方法适用于需要在高温、高压等特殊环境下进行扭矩测量的场合,如石油钻探、核能工程等领域。
五、综合应用。
除了上述介绍的几种常见扭矩测量方法外,还有一些其他特殊的扭矩测量方法,如声学式扭矩测量、磁致伸缩式扭矩测量等。
力矩、转矩、扭矩区别力矩、扭矩、转矩这三个词语在行业内经常被工程师们混着用,大家也都觉得这三者是同一个概念,测试时也只是关注一下其额定值和峰值。
今天就来浅析一下三者的区别以及相关的测试项目。
一、力矩、扭矩、转矩的来源与区别提到力矩,我们立刻会想到杠杆。
作用力和支点与力作用方向相垂直的距离的乘积就称为力矩。
力矩的单位是牛顿-米。
图 1 杠杆力矩扭矩、转矩则是转动的力矩,对于转动的物体,若将转轴中心看成支点,在转动的物体圆周上的作用力和转轴中心与作用力方向垂直的距离的乘积就称为转矩。
当圆柱形物体,受力而未转动,该物体受力后只存在因扭力而发生的弹性形变,此时的转矩就称为扭矩。
图 2 扭矩、转矩因此,在运行的电机中严格来说只能称为“转矩”。
采用“力矩”或“扭矩”都不太合适。
不过习惯上这三种名称使用的历史都较长至少也有六七十年了,因此也没有人刻意去更正它。
二、电机转矩测量的方法及趋势目前行业内测量电机的转矩一般采用转矩测量仪直接测量,关于电机的转矩还存在多种行业前沿的测量项目,诸如矩角特性、转矩波动、齿槽转矩、摩擦力矩测试等。
对于步进电动机或者开关磁阻电机,需要特别关心的是定子磁动势FS和转子磁动势Fr 的夹角θ,而不是普通同步电动机中人们所熟知的功角σ。
在步进同步电动机中夹角θ是一个十分重要的参数,称之为矩角,电机扭矩和矩角的关系成为矩角特性。
下图为致远电子的MPT1000电机测试系统测试得到的矩角特性曲线。
图 3 致远电子矩角特性测试电机因其输出转矩随电枢角位置的变化,表现出有一个不大的波动值△M。
通常用转矩波动系数来衡量力矩电机的这一品质。
致远电子利用负载电机给被测电机施加连续工作区中规定的最大转矩,控制电机运行在最低转速下,用转矩传感器记录电机在运行一周时的转矩,记录最大转矩和最小转矩,即可计算出转矩波动系数。
图 4 致远电子转矩波动测试三、致远电子MPT混合型电机测试系统致远电子凭借在功率分析、电机测量领域的深入理解与长久积累,融合仪器设计与系统集成的理念,推出了具有划时代意义的MPT 混合型电机测试系统,在控制精度、分析能力和国际标准支持三方面实现了电机测试系统的全面革新,用于满足不同行业对电机测试的深层次要求,实现更专业、更贴合用户需求的功能定制服务。
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 -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 A m-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 A min ,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 )。