浅谈装配中的螺栓拧紧力矩-9页word资料
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螺栓拧紧扭矩标准螺栓拧紧扭矩是在机械装配中非常重要的参数,它决定了螺栓与螺帽之间的紧固程度,直接影响着机械装置的安全性和可靠性。
在工程实践中,螺栓拧紧扭矩标准的制定和执行至关重要。
1. 什么是螺栓拧紧扭矩标准?螺栓拧紧扭矩标准是指在机械设计和装配中规定的螺栓拧紧力矩数值范围。
通过明确规定的拧紧扭矩标准,可以确保螺栓紧固的稳定性和可靠性,避免过紧或过松造成的后果。
2. 螺栓拧紧扭矩标准的重要性•安全性保障:合适的螺栓拧紧扭矩可以确保螺栓与螺帽之间的紧固状态,避免螺栓松动造成机械结构失效。
•装配精度:拧紧扭矩标准可以保证螺栓在装配过程中达到预期的紧固力度,确保机械装置的正常功能。
•减少故障率:严格执行拧紧扭矩标准可以有效减少螺栓断裂、松动等故障的发生,提高机械系统的可靠性。
3. 制定螺栓拧紧扭矩标准的原则•根据应力分析:根据螺栓的材料、直径、螺距等参数,结合实际应力分析确定合适的拧紧扭矩范围。
•考虑工作环境:考虑机械装置的工作环境和工作条件,确定螺栓拧紧扭矩标准,以适应不同环境下的工作要求。
•实验验证:通过实验验证拧紧扭矩标准的有效性,调整和修订标准以提高螺栓紧固效果。
4. 螺栓拧紧扭矩标准的执行和监测•标准化操作:在机械装配过程中,按照螺栓拧紧扭矩标准进行操作,确保每个螺栓的紧固力度满足要求。
•质量监测:通过扭矩扳手等工具对螺栓的拧紧扭矩进行监测,及时发现异常情况并进行调整。
•记录和追踪:建立螺栓紧固扭矩记录表,追踪每个螺栓的紧固状态,以便在必要时进行检修和维护。
5. 结语螺栓拧紧扭矩标准的制定和执行在机械工程中具有重要意义,它是确保机械结构安全可靠运行的重要保障。
只有严格执行标准,保证螺栓拧紧扭矩的准确性,才能提高机械系统的稳定性和可靠性。
以上就是关于螺栓拧紧扭矩标准的相关内容,希望对您有所帮助!。
地脚螺栓拧紧力矩
地脚螺栓,又称锚栓,是一种用于固定设备、构件的螺纹连接件。
在工程安装过程中,地脚螺栓的拧紧力矩起着至关重要的作用。
本文将介绍地脚螺栓拧紧力矩的重要性、计算方法以及注意事项。
地脚螺栓拧紧力矩的重要性体现在以下几点:
1.确保设备稳定:地脚螺栓拧紧力矩足够大,可以确保设备在运行过程中稳定,避免因螺栓松动导致的设备故障。
2.提高连接强度:地脚螺栓拧紧力矩越大,连接件间的摩擦力越大,从而提高整个连接的强度。
3.防止位移:在安装过程中,地脚螺栓拧紧力矩可以有效防止设备部件间的位移,保证安装质量。
地脚螺栓拧紧力矩的计算方法如下:
1.预紧力矩计算:预紧力矩=预紧力×拧紧角度
2.工作力矩计算:工作力矩=摩擦力×拧紧角度
在计算地脚螺栓拧紧力矩时,需注意以下几点:
1.选用合适的螺栓:根据设备重量、安装条件等因素选择合适的螺栓规格和材料。
2.考虑摩擦因素:摩擦力对拧紧力矩的计算结果有较大影响,需准确测量摩擦力。
3.拧紧角度的确定:拧紧角度决定了螺栓的预紧力,应根据实际情况合理选择。
4.定期检查:在设备运行过程中,定期检查地脚螺栓的拧紧力矩,确保连接稳定。
总之,地脚螺栓拧紧力矩在工程安装中具有重要意义。
掌握正确的拧紧力矩计算方法和注意事项,有助于确保设备安装质量,提高设备运行稳定性。
说明书摘要本实用新型公开了一种高强度螺栓副扭矩系数检测装置,它包括执行机构和参数检测与控制机构,执行机构通过扭矩传感器、角度传感器、轴力传感器分别采集扭矩信号、转角信号、轴力信号。
参数检测与控制机构利用接收到的上述信号计算扭矩系数,并将计算所得的扭矩系数经带有USB—CAN总线模块的单片机传送到工业计算机,实现数据在线显示、记录和存储。
工业计算机可对单片机工作模式进行设定,分别实现3种不同的测试模式:螺栓拧紧的最大扭矩控制模式、螺栓拧紧的最大紧固轴力控制模式、螺栓拧紧的最大转角控制模式。
本实用新型可快速检测高强度螺栓连接副的扭矩系数,并自动输出测试报告,实用方便,有效地解决了高强螺栓扭矩系数一次性集成测试问题。
摘要附图权利要求书感器与所述的角度传感器集成于一体,所述的液压马达通过所述的扭矩传感器、所述的角度传感器、所述的花键连接副与所述的被测螺栓副的螺母连接,所述的被测螺栓副的另一端与所述的轴力传感器连接。
3.如权利要求1所述的高强度螺栓副扭矩系数检测装置,其特征在于:所述的参数检测与控制机构包括单片机和工业计算机,所述的单片机和所述的工业计算机之间设置有通讯链路。
4.如权利要求3所述的高强度螺栓副扭矩系数检测装置,其特征在于:所述的单片机带有USB—CAN总线模块。
说明书一种高强度螺栓副扭矩系数检测装置技术领域本实用新型涉及传感器技术,单片机和数据处理技术,尤其涉及传感器非接触式测量,更具体的涉及高强度螺栓副扭矩系数非接触式测量,具体的是一种高强度螺栓副扭矩系数检测装置。
背景技术高强度螺栓连接成为钢结构和动力传递机构连接中重要连接方法之一,螺栓连接副的扭矩系数是评价高强度螺栓性能的关键参数之一,直接关系螺栓连接副的安全性。
现有技术不能实时、快速的检测高强度螺栓副扭矩系数的大小。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种高强度螺栓副扭矩系数检测装置,所述的这种高强度螺栓副扭矩系数检测装置有效的解决了高强度螺栓扭矩系数一次性集成测试问题。
螺栓拧紧力矩标准M6~M24螺钉或螺母的拧紧力矩(操作者参考)未注明拧紧力矩要求时,参考下表(普通螺栓拧紧力矩)未注明拧紧力矩要求时,参考下表(普通螺栓拧紧力矩)公制螺栓扭紧力矩 Q/STB 12.521.5-2000范围:本标准适用于机械性能10.9级,规格从M6-M39的螺栓的扭紧力矩,对于使用尼龙垫圈、密封★对于设计图纸有明确力矩要求的,应按图纸要求执行。
套管螺母紧固力矩 Q/STB B07833-1998材料 HPb63-3Y2直通式压注油杯 Q/STB B07020-1998(螺纹M6、M8*1、M10*1)紧固力矩:0.3-0.5Kg.m。
安全阀 Q/STB B07029-1998(螺纹R1/8)紧固力矩:2.9-4.9Nm。
通气塞 Q/STB B07030-1998 (螺纹R1/4)紧固力矩:2.94-5.88Nm。
螺塞 Q/STB B07040-1998(公称直径08-10螺距1.25,12-36螺距1.5)螺栓(排气) Q/STB B07060-1998(M12*1.5)紧固力矩:58.8-78.4N.m。
软管(锥形密封)Q/STB B07100-1998软管(锥形密封) Q/STB B07123-1998(接头部螺母拧紧力矩)螺母(球头式管接头用) Q/STB B07201-1998拧紧力矩:N.m 材料:(Q235)管接头螺母 Q/STB B07202-1998拧紧力矩(Q235 / HPb 59-1)铰接螺栓 Q/STB B07206-1998拧紧力矩(Q235)球头式端直通接头 Q/STB B07211-1998拧紧力矩(Q235 HPb 60-1 )表中拧紧力矩适用于钢制接头管接头 Q/STB B07212-1998紧固力矩(区分代号为5、7的件材料Q235)套管螺母 Q/STB B07221-1998拧紧力矩(材料Q235)管接头 Q/STB B07230-1998拧入紧固力矩(Q235)弯头(带座) Q/STB B07235-1998 、 B07236-1998拧紧力矩喉箍 Q/STB B07281-1998拧紧力矩U形管夹及座 Q/STB B07283-1998螺母的紧固力矩(区分代号 2、3使用)管夹 Q/STB B07289-1998(有效紧固直径φ25-φ232)紧固力矩:8.8±05Nm套管接头 Q/STB B07290-1998套管螺母 Q/STB B07833-1998软管(空调器用) Q/STB B09488-1998。
浅谈装配中的螺栓拧紧力矩一、螺纹基本知识1.1 左旋右旋1、右旋螺纹:常用的最重要原因有两个:一是右手常用方便、顺手;二是右螺纹车削工艺性好2、左旋螺纹:符合左手定则。
用于右旋螺纹不能满足的地方。
例如:因为运动方向可能导致松动的地方---自行车的左脚踏板芯轴;保证右旋习惯的地方----机床进给丝杠;起区分的作用----可燃气体气瓶;双向运动---拉器等....。
一般机械调节装置会用到左旋螺纹,左右螺纹匹配应用,也就是一根螺杆的两端分别为左旋螺纹和右旋螺纹,这样就可以通过旋转螺杆实现两端螺母的间距;如自行车轮轴,暖气片组螺纹轴等1.2粗牙细牙粗牙螺纹:用于紧固件细牙螺纹:同样的公称直径下,细牙的螺距小,升角小,自锁性能更好,适于薄壁细小零件和冲击变载等情况1.3 螺纹头数单头螺纹(n=1):用于紧固双头螺纹和多线螺纹(n>=2):用于传动1.4 自锁螺纹如图所示,螺纹受到向外的力,螺旋角为,导程,中径。
当,即时,不论有多大,螺纹都不会脱落(脱扣另说)。
二、螺纹联接预紧力的作用螺纹联接的预紧力就是使螺纹联接在承受工作载荷之前预先受到力的作用,这个预加作用力就是预紧力。
合适的预紧力是增强联接可靠性和紧密性的重要前提。
预紧力达不到规定要求就会使被联接件受载后出现缝隙或发生相对滑移,造成零部件的松动,甚至使整机无法正常工作。
如果预紧力过大就会引起人为的零部件损坏,例如采用O形圈密处如果预紧力过大就会挤坏0形圈,使密封失效。
不合适的预紧力会带来以下后果:(1)螺纹联接零件的静力破坏。
若螺纹紧固件拧得过紧,即预紧力过大,就会引起人为的零部件损坏,螺栓可能被拧断,联接件被压碎、咬粘、扭曲或断裂,也可能使螺纹牙形被剪断而脱扣。
(2)被联接件滑移、分离或紧固件松脱。
对于承受横向载荷的普通螺栓联接,预紧力使被联接件之间产生正压力,依靠摩擦力抵抗外载荷,因此预紧力的大小决定了它的承载能力。
若预紧力不足,被联接件将出现滑移,从而导致被联接件错位、歪斜、折皱,螺栓有可能被剪断。
螺栓拧紧力矩标准螺栓拧紧力矩标准,听起来可能有些枯燥,但其实它关系到我们生活的方方面面。
想象一下,汽车、桥梁、建筑物,这些都是由无数个螺栓连接而成的。
要是拧得不够紧,或者拧得过了头,那可就麻烦了。
今天就来聊聊这个话题,轻松一点,带点情感,让大家都能明白。
一、螺栓的作用1.1 螺栓的基本知识螺栓就像是连接各个部件的小能手。
它们不仅支撑着结构的重量,还确保各个部分紧密结合。
没错,它们的工作看似简单,却是至关重要的。
用得当,万无一失;用错了,后果不堪设想。
可以说,螺栓在我们的生活中就像是隐形的英雄,默默无闻却又不可或缺。
1.2 力矩的重要性力矩,就是我们常说的“拧的力度”。
这东西跟我们平时拧瓶盖似的,别看小,拧得太松或太紧都不行。
适中的力矩才能保证螺栓的最佳性能。
比如,汽车的轮胎,拧得太松,跑起来就容易掉;拧得太紧,可能把轮毂都拧坏。
这就是力矩的重要性了。
二、标准的制定2.1 国际标准说到螺栓的拧紧力矩,国际上有很多标准。
比如,ISO标准、DIN标准等等。
它们就像是行走的法规,确保各个行业都能遵循统一的规则。
这不仅是为了安全,也是为了提高效率。
想象一下,如果每个人都用自己的标准,事情就会变得一团糟。
2.2 行业标准当然,不同的行业对力矩的要求也有所不同。
建筑行业和汽车行业的标准就大相径庭。
比如,在建筑中,大型结构需要更高的安全性,所以力矩的标准会更加严格。
而在一些轻型机械上,可能就没那么高的要求。
这是因为每个行业的使用环境和需求各不相同,大家都得量体裁衣。
2.3 实际应用说到实际应用,那就有意思了。
想想你自己修东西的时候。
手里的工具、使用的螺栓、参考的标准,都是你得考虑的。
假如你是个DIY达人,搞个小木棚,查查拧紧力矩的标准,轻轻松松就能把结构稳稳当当地搞定。
可要是忽视了这个细节,那可真得“小心驶得万年船”啊。
三、拧紧技巧3.1 拧紧前的准备在开始拧螺栓之前,准备工作可得做好。
先检查一下螺栓的型号、材料和表面处理。
螺栓拧紧力矩标准欧阳歌谷(2021.02.01)M6~M24螺钉或螺母的拧紧力矩(操作者参考)螺纹公称直径尺寸 d/mm 施加在扳手上的拧紧力矩M/N.m施力操作要领 螺纹公称直径尺寸 d/mm施加在扳手上的拧紧力矩 M/N.m施力操作要领M6 M8 M10 M123.5 8.3 16.4 28.5只加腕力 加腕力、肘力 加全身臂力 加上半身力M16 M20 M2471 137 235加全身力 压上全身重量 压上全身重量未注明拧紧力矩要求时,参考下表(普通螺栓拧紧力矩)未注明拧紧力矩要求时,参考下表(普通螺栓拧紧力矩)公制螺栓扭紧力矩 Q/STB 12.521.5-2000范围:本标准适用于机械性能10.9级,规格从M6-M39的螺栓的扭紧力矩,对于使用尼龙垫圈、密封垫圈、其它非金★对于设计图纸有明确力矩要求的,应按图纸要求执行。
套管螺母紧固力矩 Q/STB B07833-1998材料 HPb63-3Y2直通式压注油杯Q/STB B07020-1998(螺纹M6、M8*1、M10*1)紧固力矩:0.3-0.5Kg.m。
安全阀 Q/STB B07029-1998(螺纹R1/8)紧固力矩:2.9-4.9Nm。
通气塞 Q/STB B07030-1998 (螺纹R1/4)紧固力矩:2.94-5.88Nm。
螺塞 Q/STB B07040-1998(公称直径08-10螺距1.25,12-36螺距1.5)公称代号08 10 12 14 16 18 20 24 30 33 36拧紧力矩 N.m 5.9-8.89.8-12.714.7-19.619.6-24.524.5-34.334.3-44.144.1-53.958.8-78.493.1-122.5107.9-147.1127.4-176.5螺栓(排气) Q/STB B07060-1998(M12*1.5)紧固力矩:58.8-78.4N.m。
软管(锥形密封)Q/STB B07100-1998公称代号03(M18*1.5)04(M22*1.5)05(M24*1.5)06(M30*1.5) 14(M42*1.5)拧紧力矩(Kg.m)5±2 8±2 14±3 18±3 30±3 软管(锥形密封) Q/STB B07123-1998(接头部螺母拧紧力矩)螺母(球头式管接头用) Q/STB B07201-1998拧紧力矩:N.m 材料:(Q235)公称05(M12*1.5)06(M14*1.5)07(M14)08(M16*1.5)10(20*1.5)12(M22*1.5)15(M27*1.5)18(M30*1.5)22(M36*1.5)代号扭紧力矩9.8-24.59.8-29.414.7-34.319.6-4424.5-5929-6949-12359-13769-151 管接头螺母 Q/STB B07202-1998拧紧力矩(Q235 / HPb 59-1)公称代号05(M8)06(M10)07(M12)08(M14*1.5)10(16*1.5) 12(M20*1.5)15(M22*1.5)拧紧力矩(N.m)12.7-17.615.7-23.529.4-39.239.2-4958.8-78.468.6-93.1铰接螺栓 Q/STB B07206-1998拧紧力矩(Q235)公称代号04(M8)05(M8)07(M10*1.25)08(M12)10(M14*1.5)12(M16*1.5)15(M20*1.5)18(M24*1.5)拧紧力矩(N.m)7.8-9.89.8-12.719.6-29.424.5-34.334.3-44.144.1-53.949.0-63.7球头式端直通接头 Q/STB B07211-1998拧紧力矩(Q235 HPb 60-1 )公称代号05(M12*1.5)06(M14*1.5)07(M14*1.5)08(M16*1.5)10(M20*1.5)12(M22*1.5)15(M27*1.5)拧紧力矩(N.m)5.9-8.89.8-12.714.7-24.529.4-39.353.9-73.578.5-10398-132表中拧紧力矩适用于钢制接头管接头 Q/STB B07212-1998紧固力矩(区分代号为5、7的件材料Q235)公称代号05(M8)06(M10*1.25)07(M12*1.5)08(M14*1.5)10(M16*1.5)12(M20*1.5)15(M22*1.5)拧紧力矩(N.m)5.9-8.89.8-12.714.7-24.529.4-39.353.9-73.578.5-10398-132 套管螺母 Q/STB B07221-1998拧紧力矩(材料Q235)公称代号02M14*1.503M18*1.504M22*1.505M24*1.506M30*1.510M33*1.512M36*1.514M42*1.5拧紧力矩(N.m)49±19.678.5±19.6127.5±19.6225.6±29.4264.8±29.4304±39.2362.8±49441.3±58.8管接头 Q/STB B07230-1998拧入紧固力矩(Q235)区分代号02M14*1.503M18*1.504M22*1.505M24*1.506M30*1.510M33*1.512M36*1.514M42*1.5拧紧力矩(N.m)29.4-39.278.4-102.9117.6-161.7357.7-480.2744.8-1009.4弯头(带座) Q/STB B07235-1998 、 B07236-1998拧紧力矩公称代号02M14*1.503M18*1.504M22*1.505M2481.506M30*1.510M33*1.512M36*1.514M42*1.5拧紧力矩(N.m)29.4-39.278.4-102.9117.6-161.7357.7-480.2744.8-1009.4喉箍 Q/STB B07281-1998拧紧力矩公称代号28、35、22、2541、48 54、60、70、80、90、102、115、127、146、158、191、216、242、27016、19拧紧力矩(N.m)4.5±0.5 6.0±0.5 6.9±0.5 3.4±0.5U形管夹及座 Q/STB B07283-1998螺母的紧固力矩(区分代号 2、3使用)公称代号10、12(M6*1)15(M8*1.25)22、27、34、43、49、51、61、70、76(M10*1.25)83、89、102、114(M12*1.5)拧紧力矩(N.m)6.9-11.8 8.8-17.7 10.8-26.5 14.7-44.1 管夹 Q/STB B07289-1998(有效紧固直径φ25-φ232)紧固力矩:8.8±05Nm套管接头 Q/STB B07290-1998公称代号02(M14*1.5)03(M18*1.5)04(M22*1.5)05(M24*1.5)06(M30*1.5)拧紧力矩(N.m)24.5±4.9 49±19.6 78.4±19.6 137.2±29.4 176.4±29.4 套管螺母 Q/STB B07833-1998公称代号04(M10*1)06(M14*1)08(M18*1)拧紧力矩(N.m)3.14-4.90 6.86-9.81 6.86-13.7 软管(空调器用) Q/STB B09488-1998公称代号04(9/16-18UNF)06(3/4-16UNF)07(7/8-14UNF)拧紧力矩(N.m)11.8-14.7 19.6-24.5 29.4-34.3。
螺栓拧紧力矩标准M6~M24螺钉或螺母的拧紧力矩(操作者参考)未注明拧紧力矩要求时,参考下表(普通螺栓拧紧力矩)未注明拧紧力矩要求时,参考下表(普通螺栓拧紧力矩)公制螺栓扭紧力矩 Q/STB 12.521.5-2000范围:本标准适用于机械性能10.9级,规格从M6-M39的螺栓的扭紧力矩,对于使用尼龙垫圈、密封垫圈、其它非金属垫圈的螺栓,本标准不适用。
★对于设计图纸有明确力矩要求的,应按图纸要求执行。
套管螺母紧固力矩 Q/STB B07833-1998材料 HPb63-3Y2直通式压注油杯Q/STB B07020-1998(螺纹M6、M8*1、M10*1)紧固力矩:0.3-0.5Kg.m。
安全阀 Q/STB B07029-1998(螺纹R1/8)紧固力矩:2.9-4.9Nm。
通气塞 Q/STB B07030-1998 (螺纹R1/4)紧固力矩:2.94-5.88Nm。
螺塞 Q/STB B07040-1998(公称直径08-10螺距1.25,12-36螺距1.5)螺栓(排气) Q/STB B07060-1998(M12*1.5)紧固力矩:58.8-78.4N.m。
软管(锥形密封)Q/STB B07100-1998软管(锥形密封) Q/STB B07123-1998(接头部螺母拧紧力矩)螺母(球头式管接头用) Q/STB B07201-1998 拧紧力矩:N.m 材料:(Q235)管接头螺母 Q/STB B07202-1998拧紧力矩(Q235 / HPb 59-1)铰接螺栓 Q/STB B07206-1998拧紧力矩(Q235)球头式端直通接头 Q/STB B07211-1998 拧紧力矩(Q235 HPb 60-1 )表中拧紧力矩适用于钢制接头 管接头 Q/STB B07212-1998紧固力矩(区分代号为5、7的件材料Q235)套管螺母 Q/STB B07221-1998 拧紧力矩(材料Q235)管接头 Q/STB B07230-1998 拧入紧固力矩(Q235)弯头(带座) Q/STB B07235-1998 、 B07236-1998 拧紧力矩喉箍 Q/STB B07281-1998 拧紧力矩U 形管夹及座Q/STB B07283-1998 螺母的紧固力矩(区分代号 2、3使用)管夹 Q/STB B07289-1998(有效紧固直径φ25-φ232) 紧固力矩:8.8±05Nm 套管接头 Q/STB B07290-1998套管螺母 Q/STB B07833-1998软管(空调器用) Q/STB B09488-1998。
浅谈装配中的螺栓拧紧力矩一、螺纹基本知识1.1 左旋右旋1、右旋螺纹:常用的最重要原因有两个:一是右手常用方便、顺手;二是右螺纹车削工艺性好2、左旋螺纹:符合左手定则。
用于右旋螺纹不能满足的地方。
例如:因为运动方向可能导致松动的地方---自行车的左脚踏板芯轴;保证右旋习惯的地方----机床进给丝杠;起区分的作用----可燃气体气瓶;双向运动---拉器等....。
一般机械调节装置会用到左旋螺纹,左右螺纹匹配应用,也就是一根螺杆的两端分别为左旋螺纹和右旋螺纹,这样就可以通过旋转螺杆实现两端螺母的间距;如自行车轮轴,暖气片组螺纹轴等1.2粗牙细牙粗牙螺纹:用于紧固件细牙螺纹:同样的公称直径下,细牙的螺距小,升角小,自锁性能更好,适于薄壁细小零件和冲击变载等情况1.3 螺纹头数单头螺纹(n=1):用于紧固双头螺纹和多线螺纹(n>=2):用于传动1.4 自锁螺纹如图所示,螺纹受到向外的力,螺旋角为,导程,中径。
当,即时,不论有多大,螺纹都不会脱落(脱扣另说)。
二、螺纹联接预紧力的作用螺纹联接的预紧力就是使螺纹联接在承受工作载荷之前预先受到力的作用,这个预加作用力就是预紧力。
合适的预紧力是增强联接可靠性和紧密性的重要前提。
预紧力达不到规定要求就会使被联接件受载后出现缝隙或发生相对滑移,造成零部件的松动,甚至使整机无法正常工作。
如果预紧力过大就会引起人为的零部件损坏,例如采用O形圈密处如果预紧力过大就会挤坏0形圈,使密封失效。
不合适的预紧力会带来以下后果:(1)螺纹联接零件的静力破坏。
若螺纹紧固件拧得过紧,即预紧力过大,就会引起人为的零部件损坏,螺栓可能被拧断,联接件被压碎、咬粘、扭曲或断裂,也可能使螺纹牙形被剪断而脱扣。
(2)被联接件滑移、分离或紧固件松脱。
对于承受横向载荷的普通螺栓联接,预紧力使被联接件之间产生正压力,依靠摩擦力抵抗外载荷,因此预紧力的大小决定了它的承载能力。
若预紧力不足,被联接件将出现滑移,从而导致被联接件错位、歪斜、折皱,螺栓有可能被剪断。
对于受轴向载荷的螺栓联接,预紧力使接合面上产生压紧力,受外载荷作用后的剩余预紧力是接合面上工作时的压紧力。
若预紧力不足将会导致接合面松动,甚至导致两被联接件分离的严重后果,同时预紧力不足还将引起强烈的横向振动,致使螺母松脱等现象发生。
(3)螺栓疲劳破坏。
不合适的预紧力在大多数情况下会使螺栓因疲劳而失效。
减小预紧力虽然能使螺栓上循环变化的总载荷的平均值减小,但却使载荷变幅增大,所以总的效果大多数是使螺栓疲劳寿命下降,引起疲劳破坏。
因此在装配工艺中一定要确定预紧力的范围。
根据被联接件的重要程度、受力情况、运动方式、结构特点、螺纹规格与等级、被联接件材料与联接的目的等方面综合考虑,确定科学合理的预紧力矩范围;在装配时严格遵守工艺规定的力矩要求。
只有这样才能真正提高螺纹联接的可靠性以及联接件的抗疲劳强度。
三、螺栓受力3.1 受力分析螺栓在螺母拧紧时受到两种应力:①预紧力引起的拉应力;②螺纹力矩引起的扭转剪切力。
研究表明,当螺栓承受的预紧拉应力(表示)达到其屈服强度(表示)的0.78倍时,螺纹沟底开始破坏,由此螺栓预紧应力需满足这一前提条件,螺栓应变才能控制在弹性变形范围段,对一般机械螺栓连接,考虑工程实际因素,通常取。
当我们拧紧螺栓时,两个零件被夹紧,图1中的夹紧力就等于张力。
实际上夹紧力是我们希望得到的,这就是螺纹联接的预紧力,虽然这个夹紧力F是很难测量的,但我们可以通过测量拧紧力矩T来控制预紧力(图2)。
在装配过程中,实际施加的作用力主要用于克服摩擦力,而真正转变成夹紧力的只有10%多一点,大约90%的能量被转化成了摩擦力。
这也正是为什么拧紧完成后,螺栓不会自己脱落下来的原因,其作用力的转化情况为图3所示。
当拧紧螺栓时,螺栓转动,直到螺栓头底面与被联接件表面贴合,此时螺栓才开始被拧紧。
对于硬联接(如图4所示),当达到需要的转矩时,也就是当达到需要的夹紧力时,从装配面开始贴合到拧紧完成只需要转动不大的角度即可完成装配过程,说明硬联接的转矩变化率较大。
对于软联接(如图5所示),即使同一样的规格尺寸,装配面开始贴合后还需要转动很多圈才能拧紧,说明软联接的转矩变化率小。
图3表明施加的拧紧力矩主要克服了摩擦力,一是螺纹副中的摩擦力(约占40%),二是贴合端面的摩擦力(约占50%),而真正转变成夹紧力(即预紧力)的却只有10%左右,所以摩擦力对拧紧力矩的影响非常大。
因此在装配时螺栓有没有进行润滑对拧紧力的影响非常明显,没有润滑的螺栓在拧紧时会产生较大的摩擦力。
也就是说如果需要一定的夹紧力,当拧紧没有润滑的螺栓时需要施加更大的转矩。
如果螺栓被润滑了,则摩擦力减小,如果继续按照与没有润滑的螺栓相同的转矩进行拧紧,螺栓有可能会被拉断。
另外螺栓表面处理方式的不同对摩擦力也有明显影响。
表面镀锌与表面发黑处理相比,前者的摩擦系数明显偏小,拧紧过程中需要克服的摩擦力也小,所以在同一部位拧紧同样规格、等级的镀锌螺栓时,应比表面发黑的螺栓施加较小的转矩才是正确的。
被联接件与螺母、螺栓头接触的支承面是否加工平整,对摩擦力影响亦非常大。
所以接触面的加工一定要平整,以确保均匀接触,同时在装配时应保证螺栓孔轴线与联接支承面相垂直,不应倾斜,否则螺纹联接拧紧力矩的控制就非常困难,会严重影响装配质量。
3.2 影响因素影响螺栓预紧力基本因素有三点(1)螺栓材料的物理性能;(2)螺栓工作条件,如螺栓受拉还是受剪、承受静载还是变载等;(3)螺栓在动态工况下疲劳强度。
3.3应力----应变特性(1)螺栓材料一般是碳钢或合金钢,其受拉伸预紧力作用下应变随应力的变化规律符合金属材料应力一应变曲线图(见上图);(2)材料应力一应变曲线图表明,材料试件在应力作用下其应变由弹性形变至破坏断裂过程可分为三个阶段:①弹性变形范围段,此段材料试件应变应力为线性关系,遵守胡克定律;②均匀塑性变形范围段,此段材料试件应变应力为非线性关系,从弹性极限应力开始至屈服强度应力结束;③不均匀塑性变形范围,当试件加载应力达到材料屈服强度后再继续增加,试件变形呈不规则状况,变形加剧(即出现缩颈现象),应力很快到达极值一材料抗拉强度,而后急速减小,材料断裂。
给连接螺栓施加预紧力时应以控制其应变在弹性变形范围段为原则。
四、螺栓预紧力的控制方法4.1 通过拧紧力矩控制预紧力力矩法来控制预紧力的特点是控制目标直观,测量容易,操作过程简便,控制程序简单;缺点是由于会受到摩擦因数和几何参数偏差的影响,在一定的拧紧力矩下,预紧力值的离散性比较大。
特别是在无摩擦条件下,由于接触凸点局部拎焊可能使螺母系数K变得很大。
因此.如果采用力矩法来控制螺栓联接预紧时,最好使用润滑条件下的力矩法来控制。
拧紧螺母时,要克服螺旋副间的螺纹力矩和螺母支撑面上的摩擦力矩,故拧紧力矩。
由理论力学得到预紧的螺纹力矩和预紧力的关系为:六角螺母支撑面是外径为 (≈)、内径为的圆环面,对于非磨合圆环面,摩擦力矩为:可得:式中,为圆环面的当量摩擦半径,为当量摩擦角,为中径,为升角,为支撑面的摩擦系数。
可以看出,拧紧力矩与预紧力呈线性关系,控制了拧紧力矩的大小,就可以计算出预紧力值。
但是由于会受到摩擦因数和几何参数偏差的影响,控制的精度不到位,误差一般会达到40%左右,所以这种方法只能用在一般密封要求不高的场合。
4.2 通过螺栓伸长量控制预紧力螺栓伸长法就是在拧紧过程中、或拧紧结束后测量螺栓的伸长长度,利用预紧力与螺栓长度变化量的关系,控制螺栓预紧力的一种方法。
螺栓伸长法的优点是由于螺栓的伸长只与螺栓的应力有关,不用考虑摩擦因数、接触变形、被联接件变形等可变因素的影响;缺点是由于在实际工程问题上,测量螺栓的伸长量很不方便,这种方法一般用在需要严格控制精度的场合。
所以,通过此方法可以获得很高的控制精度。
在化工行业,对于法兰联接系统等密封要求高的场合,螺栓伸长法特别适用。
拧紧螺母时,螺栓在预紧力的作用下产生拉伸变形。
在螺栓屈服之前,螺栓在拉伸变形时产生弹性变形,伸长量与预紧力的关系是:,式中,为螺栓伸长量;为螺栓有效长度;为弹性模量;为螺栓横截面积。
可以得出,预紧力与螺栓伸长呈线性关系,且与摩擦因数和被联接件刚度无关,这样,只需要测量出拧紧前后螺栓的长度就知道了螺栓准确的伸长量,所以,这种方法控制预紧力的准确值很高。
五、预紧力计算5.1、液压拉伸法预紧螺栓方式螺栓预紧力的计算,为预紧系数,一般取,为材料屈服强度为螺栓螺纹有效截面面积,为螺栓螺纹危险面计算直径,,H为螺栓螺纹的原始三角高度所以:由上式可知,决定螺栓预紧力计算值有三个因素:预紧力系数、结构尺寸及材料物理性能。
5.2 扭力扳手力矩法预紧螺栓方式螺栓预紧力的计算为公称预紧扭力矩,为螺母支承面平均直径,为支承面摩擦系数,为螺纹升角,为螺纹当量摩擦角,为拧紧力系数(或螺母系数),为螺纹公称直径,为预紧力值选择:摩擦表面状况值有润滑无润滑精加工表面0.10 0.120.18~0.21一般加工表面0.13~0.15表面氧化0.20 0.24镀锌0.18 0.22干燥的粗加工表面0.26~0.3实验表明,公称直径,螺纹的粗细对螺母系数的影响很小;而摩擦系数的变化,对螺母系数的影响则很大。
摩擦系数的正常变化范围可能导致螺母系数产生+30%的变化。
在实际应用中,螺栓联接接触面处在非润滑条件下,取=0.2,螺栓联接接触面处在润滑条件下,取=0.15。
则螺栓平均预紧力可通过拧紧力矩算出。
六、螺纹拧紧注意事项众所周知,规定预紧力的螺纹联接,常用控制转矩法、控制转角法、控制螺栓伸长法来保证准确的预紧力。
在实际装配过程中,最常用的螺栓轴向预紧力的控制方法是通过控制转矩来间接地实现对轴向预紧力的控制。
装配时最为常用的是使用手动指针式扭力扳手或数显式扭力扳手来完成力矩控制的。
随着技术的进步,定转矩气扳机、电动智能拧紧机的应用也越来越多,在汽车、发动机、工程机械等行业正在逐步推广使用。
在实际操作过程中应注意以下问题:(1)成组螺栓、螺母拧紧时,应根据被联接件的形状和螺栓的分布情况,按一定顺序分几次拧紧(一般为2—3次)。
长方形布置的成组螺栓或螺母,拧紧时应从中间开始,逐渐向两边对称地扩展,圆形或方形布置的成组螺栓或螺母,应对称拧紧。
如有定位销,应从靠近定位销的螺栓开始拧紧。
(2)对于液压系统分体法兰联接螺栓,应手动拧人大于2。
3个螺距后用扳手手动拧紧,或使用低速小转矩的气扳机按照对角的原则分两次至三次紧固,然后用相应规格的扭力扳手至少转300角达到规定力矩要求。
(3)有的结构不允许使用气扳机来拧紧。
例如拧紧接头体时,必须手动将接头体拧到底,然后使用相应规格的扭力扳手拧紧到规定力矩,而不允许使用气扳机。