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              BOB娱乐官网螺絲對螺紋緊固件的擰緊試驗

              2017/3/2 返回列表
              導讀:  螺紋緊固件是機械產品中最常見的聯結件,螺栓和螺母則是螺紋緊固件中用途最廣的零件。螺紋緊固件的結構大都不很複雜,製造和裝配看起來似乎也無驚人之處。但無數的質量事故不斷提醒人們不可小覷貌似簡單的螺紋緊固件。製造和裝配是螺紋緊固件影響其質量的兩大關鍵,從某種意義上講裝配質量對螺紋緊固件的影響甚至大於其製造質量的影響。隨着對機械零件小型化和對連接要求的提高,裝配……

                螺紋緊固件是機械產品中最常見的聯結件,螺栓和螺母則是螺紋緊固件中用途最廣的零件。螺紋緊固件的結構大都不很複雜,製造和裝配看起來似乎也無驚人之處。但無數的質量事故不斷提醒人們不可小覷貌似簡單的螺紋緊固件。製造和裝配是螺紋緊固件影響其質量的兩大關鍵,從某種意義上講裝配質量對螺紋緊固件的影響甚至大於其製造質量的影響。隨着對機械零件小型化和對連接要求的提高,裝配質量越來越引起人們的關注。如何使螺紋緊固件的實際緊固力精確或較精確地接近理論緊固力(即緊固效果)是人們最爲關心和研究最多的課題。
                螺紋緊固件的緊固力螺紋緊固件的緊固力P.一般是通過控制扭矩M來實現的,這是基於P.與M之間存在以下關係:MO.OOlPMtO.ies/dM+O+RM/dM)表1四種螺紋緊固件裝配方法緊固效果比較裝配方法緊固力誤差單純扭矩法彈性區域扭矩+轉角法屈服區域扭矩+轉角法伸長量測量法楊琪:南京汽車集團有限公司技術中心。
                摩擦係數Rm螺母或螺紋緊固件頭部支承面平均半徑mm顯然,用力矩M來控制Po是很不精確的。因爲在這兩者的關係中包含着一個變化很大且難精確確定的摩擦係數f.它受螺紋表面及座面粗糖度、潤滑劑、擰緊速度、擰緊工具、反覆擰緊時的溫度變化等諸多不定因素的影響,這就使真正的緊固力很分散,波動極限約爲±40%.分析各種螺紋緊固件損壞原因,發現設計正確,工藝及材料合格的產品,大都是由於螺紋鬆動所致。鬆動是由於各種外力作用下實際緊固件的緊固力顯得不足(儘管扭力扳手已保證了理論緊固力)或螺紋緊固件與被連接件之間產生相對滑動而引起的。也就是說,由於用單純扭矩法進行機械零件的連結的實際緊固力與理論緊固力的不一致性,影響了螺紋緊固件的緊固效果。因此,這種憑扭矩進行裝配的方法用於一般機械零件的連結尚可,若用在承受高交變應力的機械連接上則很可能出問題。顯然,精確控制緊固力是提高螺紋緊固件緊固效果的最好辦法。而擰緊試驗是制訂精確的擰緊工藝(即擰緊工藝優化)和實現精確控制緊固力的重要手段和前提。
                若設Cl、c2分別爲螺紋緊固件和被連接件的剛度,X,爲螺紋緊固件緊固時的伸長量,V爲被連接件緊固時的壓縮量,P.爲螺紋緊固件在屈服附近的緊固力,則有螺母(或螺紋緊固件)的軸向位移量應爲,則螺母(或螺紋緊固件)的旋轉角因爲。,2、3均是變化不大的比較確定的值,因此e亦爲確定值。由於C|、c2的變化也不大,故控制了螺母(或螺紋緊固件)的旋轉角就可保證實際緊固力與理論緊固力的一致性。由於在屈服區域附近的p變化相對小,故屈服區域扭矩+轉角法比單純扭矩法的分散度小。
                通過以上分析顯然可以看出,如果直接用變形量人。,來控制p.是最可靠的辦法。這在理論上是很容易說得通的,但由於需要特殊的測量裝置,實際操作起來非常麻煩,何況有些螺釘根本無法測的伸長量。
                故儘管這種裝配方法精度很高,但實際使用的地方表2兩種扭矩+轉角法的比較裝配方法優點缺點彈性區域扭矩+轉角法魯可達到預定的緊固力不適用於小轉角的短螺栓(螺栓的最大彈性仲魯精度高於單純扭矩法魯裝配法蘭盤的一致性好魯通過控制最終扭矩可避免螺紋咬傷、斷齒等長小於0.05mm)屈服區域扭矩+轉角法魯可提供精確的緊固力值(根據抗拉強度)可使所有螺栓的鎖緊應力一致要求螺栓的抗拉強度離散度小修要使用能精確控制的電子設備活在螺栓的轉角上無需提高精度不適用於小轉角的短螺栓(螺栓的最大彈性仲充分利用螺栓的承載能力長小於0.05mm)表3兩種裝配方法的預緊效果裝配方法最大值緊固力kN最小值緊固力kN彈性區域扭矩+轉角法屈服區域扭矩+轉角法扭矩(Nm)並不多。
                基於以上緊固力的分析,螺紋緊固件的裝配有幾種不同的方法。
                2常見的螺紋緊固件裝配方法目前常見的螺紋緊固件裝配方法有以下四種:彈性區域的扭矩+轉角法屈服(塑性)區域的扭矩+轉角法以上四種螺紋緊固件裝配方法的緊固效果見表1.利用擰緊試驗的結果(特別是緊固力-轉角曲線、扭矩41角曲線和伸長量-緊固力曲線)就可以很方便地制訂擰緊工藝。單純扭矩法比較簡單,首先由設計人員確定螺紋緊固件所需的緊固力P.,然後根據該緊固力P.在緊固力-轉角曲線上找出相應的轉角ctTcm最後根據r扭矩-轉角曲線上找出於對應的扭矩M,此扭矩M即爲裝配扭矩(扭矩+轉角法裝配工藝的確定則要比單純扭矩法複雜些:首先根據設計所需的緊固力在擰緊試驗做出的拉力蒂角曲線上找出對應的轉角CXtot;在扭矩-轉角曲線上找出與預扭矩對應的a1;實際裝配的有效轉角aEFFTar-a,。裝配時,先將螺紋緊固件按預扭矩a,擰緊,然後轉動aEFT角度。
                彈性區域扭矩+轉角法與屈服曲域扭矩+轉角法的區別是前者的緊固力設計在螺紋緊固件拉伸曲線的彈性區,而後者則將緊固力設計在屈服區。
                但兩種方法的裝配效果和對螺紋緊固件及裝配設備的要求是不同的。表2是兩種裝配方法的優缺點比較。
                看出在屈服區螺栓的緊固力非常集中,(7僅爲均值的3.2%.而彈性區域的緊固力則較分散,其3cr/Mean=15.3%.因此屈服區域扭矩+轉角法的裝配精度要比彈性區域扭矩+轉角法高。
                直接利用螺紋緊固件的伸長來控制緊固力的方法。因而其裝配精度極高,裝配時的緊固力完全符合設計的預計力。由於測量螺紋緊固件的伸長很困難,故其成本昂貴,在找到簡便的伸長測量方法之前,這種裝配方法尚無法用於生產。
                用伸長量測量法進行裝配前亦需進行擰緊試驗,做出緊固力4申長量曲線。根據設計師提供的緊固力在緊固力4申長曲線上找出相應的伸長量,裝配時通過測量螺紋緊固件的伸長量來控制螺紋緊固件的緊固力。
                螺紋緊固件的擰緊試驗原理螺紋緊固件的擰緊試驗原理如所示:用電機帶動擰緊裝置(如套筒)擰緊螺紋緊固件,同時利用力傳感器,角度傳感器和扭矩傳感器測出螺紋緊固件的緊固力、轉動的角度(轉角)、扭矩(螺紋部位的扭矩、頭部支承面的扭矩和總扭矩)、摩擦係數(螺紋部位的摩擦係數、頭部支承面的摩擦係數和總摩擦係數)。傳感器的信號通過A-D轉換輸入到計算機,計算機用適當的軟件處理後打印出緊固力弟角曲線,扭矩-轉角曲線和緊固力、扭矩及摩擦係數的統計學處理的數據。
                另外,利用液壓原理,通過力傳感器和位移傳感器做出緊固力長量曲線。
                螺紋緊固件失效分析案例某發動機曲軸皮帶輪螺栓,12.9級,表面鍍鋅處理,用扭矩法裝配。使用時發生掉頭現象。後改鍍鋅爲DACRO處理。但又出現“拉長”現象。
                此螺栓除了緊固曲軸皮帶輪外,還要求有較好的防鬆能力。即要求螺栓頭部支承面與曲軸頭部端面之間有較大的摩擦力。也就是說,此螺栓必須兼顧預緊和防鬆兩個功能。
                經檢查螺檢栓的金相組織、抗拉強度、及硬度均符合技術要求,但掉頭螺栓的斷口有氫脆的特徵。
                螺栓擰緊試驗結果表明:在相同的扭矩下,DACRO螺栓的緊固力要比鍍鋅螺栓高31.7%.由於裝配扭矩是根據鍍鋅螺栓的摩擦係數確定的,故若改用DACRO螺栓,不改變裝配扭矩,由於其摩擦係數減小,則螺栓受的拉力要增加30%以上,有可能達到或超過螺栓的屈服強度,螺栓有可能發生塑性變形。螺栓擰緊試驗結果還表明:在相同緊固力下,鍍鋅螺栓的摩擦係數平均要比DACRO螺栓高56%.若改變DACRO螺栓的裝配扭矩,使之達到鍍鋅螺栓的緊固力。由於摩擦力正比於正壓力,故螺栓頭部支承面與曲軸頭部端面的摩擦力達不到防鬆的要求。由此可見原設計採用鍍鋅處理正是考慮到其摩擦係數較大,有利於增加自鎖能力。
                基於以上分析,提出三種解決方案:方案一:使用鍍鋅螺栓,但加強去氫處理;方案二:使用DACRO螺栓,但要求其摩擦係數方案三:使用DACRO螺栓,另外採取防鬆措施。
                最終採用方案一,問題得以解決。
                結束語進行擰緊試驗可以爲各種螺紋緊固件的裝配工藝提供可靠的依據,四種方法螺紋緊固件裝配方法都是根據擰緊試驗的結果制訂的。四種裝配方法各有千秋,具體操作應綜合考慮緊固要求、設備條件、螺紋緊固件的質量水平以及成本等諸方面因素。另外,擰緊試驗還有助於螺紋緊固件的失效分析和質量改進。擰緊試驗在國外已被廣泛應用,國內也有少數公司開展這方面的工作。相信隨着機械工業的不斷髮展,擰緊試驗會被更多的人所認識,擰緊試驗也將成爲機械性能試驗中不可或缺的一個試驗。

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