螺栓摩擦系数的影响因素

螺栓摩擦系数的影响因素

一、前言：

不同的工艺条件对螺栓当量摩擦系数的影响，为准确控制螺栓预紧力及采用合适的联结结构提供依据。

螺栓连接的预紧力对接头的可靠性和疲劳寿命有很大的影响，预紧力越大，联结可靠性越好、联结寿命也越长。但是，较大的预紧力可能破坏联结夹层的破坏，所以，控制螺栓的预紧力是很有必要的。但是，在实际安装中，直接控制预紧力是非常困难的，而是通过控制拧紧扭矩的方式间接控制扭矩的。

所以，了解拧紧扭矩和预紧力之间的关系是非常重要的，这也是控制预紧力的关键。

二、理论依据：

螺栓拧紧力矩与预紧力力的关系表达式：

式中：

M：拧紧力矩

P：预紧力

R：螺母承力面的外半径

r：螺母承力面的内半径

γ：螺纹升角

ρ：螺旋副当量摩擦角

f c：螺母与磨擦面间的摩擦系数

t：螺距

β：螺纹半角

f’:螺纹副摩擦系数

f：当量摩擦系数

对摩擦系数影响的因素有：

1. 1. 润滑条件；

2. 2. 支撑面材料；

3. 3. 表面处理；

4. 4. 螺栓规格；

5. 5. 螺栓材料；

试验数据：（采用HY-1000N.m型多功能螺栓紧固分析系统进行测量。）

螺栓规格表面处理润滑剂支撑面材料f

M5镀锌钝化20130CrMnSiA0.101 M5镀锌钝化MoS230CrMnSiA0.094 M6氧化201200.182 M6镀锌钝化20130CrMnSiA0.116 M6镀锌钝化MoS230CrMnSiA0.095 M6镀镉钝化20130CrMnSiA0.111 M6镀镉钝化MoS230CrMnSiA0.089 M8镀镉钝化20130CrMnSiA0.096 M8镀镉钝化MoS230CrMnSiA0.085

螺栓规格表面处理润滑剂支撑面材料 f

M6 氧化201 20 0.182 M6 氧化MoS220 0.157 M6 氧化MoS230CrMnSiA 0.114 M6 镀锌钝化201 20 0.135 M6 镀锌钝化MoS230CrMnSiA 0.095 M6 镀镉钝化201 30CrMnSiA 0.110 M6 镀镉钝化MoS220 0.092 M8 氧化201 20 0.179 M8 氧化MoS220 0.156

三、试验结果对摩擦系数的影响分析：

1.从表中可以看出，高强度螺栓对材料对摩擦系数的影响比较小；因为强度接近，其表面硬度也是比较接近的，所以，对于高强度螺栓来说，材料对当量摩擦系数的影响比较小；

2.螺栓规格不同，其摩擦系数是完全不同的，所以，不同的规格，其摩擦系数是完全不同的；

3.表面处理不同，摩擦系数是完全不同的，所以，同样的螺栓规格，不同的表面处理，其摩擦系数也是完全不同的；

4.支撑面材料不同，其摩擦系数是不同的，表面硬度越高，其摩擦系数越小，

5.润滑剂不同，其对摩擦系数的影响是完全不同的；

四、结论：

1．不同的螺栓、不同的支撑材料组合联结在一起，其摩擦系数是不同的；

2．支撑面材料、表面处理情况、表面硬度、表面粗糙度、表面润滑条件对摩擦系数影响是很大的；

3．通过拧紧扭矩间接控制预紧力，必须根据具体条件选择相应的摩擦系数。

五、使用范围：

该机针对各种材料进行扭矩、扭力性能测试和分析研究，广泛用于航天航空、石油化工、机械制造、风电螺栓，生产螺栓和使用螺栓的企业、车辆制造、电线电缆、塑料橡胶、陶瓷建材、金属材料及制品等行业，是国内唯一一家基于英国ARM公司32Bit-ARM微处理结构，通过日本交流数字控制器控制伺服马达与高精度减速机配合日本光电编码器使试台静态转动，试台能以0~1000°/min速度运行(或根据实际情况另设)。在测力源上使用高精度扭矩传感器，其精度达到0.02%，灵敏度高，整个系统均达到0.5级精度以上，有效测力范围为最大力值的1/500到100%；扭矩精度为示值的±1%以内；扭角精度为示值的±1%以内；

转角速度精度为示值的±1以内；转角测量精度为示值的±1以内。可根据GB、ISO、ASTM、JIS、DIN等标准进行扭矩、扭角、转角、扭断力、定转数测扭矩、循环低周疲劳等力学试验，可检测出材料的扭矩-扭角、扭矩-时间、扭角-时间等相对应的参数。