螺栓拧紧实验

合集下载

高强度螺栓的初拧和终拧时间

高强度螺栓的初拧和终拧时间

高强度螺栓的初拧和终拧时间高强度螺栓的初拧和终拧时间第一章引言1.1 研究背景螺栓是一种常见的机械连接件,广泛应用于工程结构中。

在一些重要的工程中,需要使用高强度螺栓来满足结构强度的要求。

高强度螺栓的安装过程中,初拧和终拧是关键步骤,正确的初拧和终拧时间可以保证螺栓连接的可靠性和安全性。

1.2 研究目的本文旨在研究高强度螺栓的初拧和终拧时间,探究其对螺栓连接性能的影响,为实际工程应用提供可靠的参考。

第二章高强度螺栓的初拧和终拧时间及其影响因素2.1 高强度螺栓的初拧时间高强度螺栓的初拧时间是指达到指定初始预紧力所需的时间。

初拧时间的长短受多种因素影响,如螺栓直径、初始预紧力大小、润滑剂类型和使用的工具等。

2.2 高强度螺栓的终拧时间高强度螺栓的终拧时间是指在达到指定初始预紧力后,继续拧紧直至达到设计规定的拧紧力矩所需的时间。

终拧时间的长短也受多种因素影响,如螺栓直径、润滑剂类型和使用的工具等。

2.3 影响因素分析高强度螺栓的初拧和终拧时间受多种因素共同影响。

首先是螺栓直径,螺栓直径越大,所需的拧紧时间也越长。

其次是初始预紧力的大小,初始预紧力越大,所需的拧紧时间也越长。

最后是润滑剂的类型和使用的工具,不同类型的润滑剂和工具对拧紧时间也会有影响。

第三章高强度螺栓初拧和终拧时间的实验研究3.1 实验设计本文设计了一系列的实验,用于研究高强度螺栓的初拧和终拧时间。

实验包括螺栓直径、初始预紧力、润滑剂类型和使用的工具等因素的变化对初拧和终拧时间的影响。

3.2 实验方法实验采用了标准的拧紧设备和测试仪器,通过测力传感器和扭矩传感器记录拧紧过程中的拧紧力和拧紧力矩。

实验根据设计方案,逐步改变各个因素,并记录对应的初拧和终拧时间。

3.3 实验结果与分析实验结果表明,螺栓直径和初始预紧力对初拧和终拧时间有较大影响。

螺栓直径越大、初始预紧力越大,所需的拧紧时间也越长。

润滑剂类型和使用的工具对初拧和终拧时间的影响相对较小。

螺栓实验报告内容及参考格式

螺栓实验报告内容及参考格式

螺栓实验报告内容及参考格式螺栓联接的静态特性实验指导书一、实验目的现代各类机械中,广泛应用螺栓进行联接,如何计算和测量螺栓受力情况及静态特性参数,是工程技术人员的一个重要课题。

本实验通过对螺栓的受力进行测试和分析,要求达到以下目的。

1.解螺栓联接在拧紧过程中各部分的受力情况。

2.计算螺栓相对刚度,并绘制螺栓联接的受力变形图。

3.验证受轴向工作载荷时,预紧螺栓联接的变形规律,及对螺栓总拉力的影响。

二、实验设备及仪器1.联接实验台的结构与工作原理:a .联接部分包括M16空心螺栓、大螺母、垫片组组成。

空心螺栓贴有测拉力和扭矩的两组应变片,分别测量螺栓在拧紧时,所受预紧拉力和扭矩。

空心螺栓的内孔中装有双头螺栓,拧紧或松开其上的小螺母,即可改变空心螺栓的实际受载截面积,以达到改变联接件刚度的目的。

垫片组由刚性和弹性两种垫片组成,刚性垫片为割分式。

b .被联接件部分由上板、下板、和八角环组成,八角环上贴有应变片组,测量被联接件受力的大小,中部有锥形孔,插入或拔出锥塞即可改变八角环的受力,以改变被联接件系统的刚度。

c .加载部分由蜗杆、蜗轮、挺杆和弹簧组成,挺杆上贴有应变片,用以测量所加工作载荷的大小,蜗杆一端与电机相联,另一端装有手轮,启动电机或转动手轮使挺杆上升或下降,以达到加载、卸载(改变工作载荷)的目的。

2、电阻应变仪的工作原理及各测点应变片的组桥方式:实验台各被测点的应变量用电阻应变仪测量,通过去时标定或计算即可换算出各部分大小。

静态应变仪采用了包含测量桥与读数桥的双桥结构。

两组电桥通常都保持平衡状态,测量应变片组与仪器中两标准电阻组成测量桥(半桥测量法)如图2中的A 、B 、C 。

当电阻应变片由于被测件受力变形,其长度发生变化Δl 时,其阻值相应地变化ΔR ,并且ΔR/R正比于Δl/l,ΔR 使测量桥失去平衡,应变仪毫安表指针即发生偏转。

调节读数桥使之产生与测量桥相应的不平衡,从而会使毫安表回到零点,即可从读数桥的调节量大小测知被测件的应变量。

螺栓连接

螺栓连接

实验一螺栓连接实验Ⅰ、单个螺栓连接实验一、实验目的现代各类机械中,广泛应用螺栓进行联接,如何计算和测量螺栓受力情况及静、动态特性参数,是工程技术人员的一个重要课题。

本实验通过对螺栓的受力进行测试和分析,要求达到下述目的。

1、了解螺栓联接在拧紧过程中各部分的受力情况。

2、计算螺栓相对刚度,并绘制螺栓联接的受力变形图。

3、验证受轴向工作载荷时,预紧螺栓联接的变形规律,及对螺栓总拉力的影响。

4、通过螺栓的动载实验,改变螺栓联接的相对刚度,观察螺栓动应力幅值的变化,以验证提高螺栓联接强度的各项措施。

二、实验项目LZS螺栓联接综合实验台可进行下列实验项目:1、(空心)螺栓联接静、动态实验。

(空心螺栓+ 刚性垫片+ 无锥塞)2、改变螺栓刚度的联接静、动态实验。

(空心螺栓、实心螺栓)3 、改变垫片刚度的静、动态实验。

(刚性垫片、弹性垫片)4、改变被连接件刚度的静、动态实验。

(有锥塞、无锥塞)三、实验设备及仪器该实验需LZS螺栓联接综合实验台一台,CQYDJ一4静动态测量仪一台,计算机及专用软件等实验设备及仪器。

1、螺栓联接实验台的结构与工作原理。

如图1-1所示。

(1)螺栓部分包括M16空心螺栓、大螺母、组合垫片和M8小螺杆组成。

空心螺栓贴有测拉力和扭矩的两组应变片,分别测量螺栓在拧紧时,所受预紧拉力和扭矩。

空心螺栓的内孔中装有M8小螺杆,拧紧或松开其上的手柄杆,即可改变空心螺栓的实际受载面积,以达到改变联接件刚度的目的。

组合垫片设汁成刚性和弹性两用的结构,用以改变被联接件系统的刚度。

(2)被联接件部分由上板、下板和八角环、锥塞组成,八角环上贴有应变片,测量被连接件受力的大小,中部有锥形孔,插入或拨出锥塞即可改变八角环的受力,以改变被连接件系统的刚度(3)加载部分由蜗杆、蜗轮、挺杆和弹簧组成,挺杆上贴有应变片,用以测最所加工作载荷的人小,蜗杆一端与电机相联,另一端装有手轮,启动电机或转动手轮使挺杆上升或下降,以达到加载、卸载(改变工作载荷)的目的。

螺栓拧紧方法及预紧力控制

螺栓拧紧方法及预紧力控制

化 工 设 备 与 管 道第42卷螺栓拧紧方法及预紧力控制初泰安(扬子石油化工公司芳烃厂,南京 210048)[摘要] 石化、炼油企业装置上的静密封结构以螺栓法兰垫片连接系统为主,检修期间螺栓拧紧方法的选择和预紧力的正确控制对保证装置的安全运行至关重要。

本文介绍了实际生产中常用的扭矩法、螺母转角法和液压拉伸法的基本原理,并给出了各种预紧力的控制方法及其所能达到的精度,对安装和维修有一定的指导意义。

[关键词] 螺栓; 预紧力; 拧紧; 法兰连接 螺栓法兰连接在化工装置中广为应用。

为了保证法兰连接系统紧密不漏、安全可靠地长周期运行,垫片表面必须有足够的密封比压,特别在高温工况下垫片会产生老化、蠕变松弛,法兰和螺栓产生热变形,高温连接系统的密封比常温困难得多,此时螺栓预紧力的施加与控制就显得十分重要,过大或过小的预紧力都会对密封产生不利影响。

螺栓预紧力过大,密封垫片会被压死而失去弹性,甚至会将螺栓拧断;过小的螺栓预紧力又使受压后垫片表面的残余压紧应力达不到工作密封比压,从而导致连接系统泄漏。

因此如何控制螺栓预紧力是生产实际中必须重视的问题。

1 螺栓拧紧方法1.1扭矩拧紧法扭矩拧紧法[1、2]是最常用的螺栓拧紧方法,通过扭矩扳手显示的扭矩值来控制被连接件的预紧力,操作简单、直观。

拧紧螺栓时的拧紧力矩:M=K t Q0d×10-3N m式中:Q0———预紧力,N;K t———计算系数;d———螺栓的公称直径,m m。

Q0=MK t d×10-3N(1)系数K t与螺纹表面及法兰的光洁度、润滑状况、拧紧速度、所用拧紧工具、以及反复拧紧时的温度变化等有关,通常在0.1~0.3之间变化。

K t的变化将导致预紧力Q0也发生较大变化,变化范围大约在40%左右。

所以,如采用扭矩法拧紧螺栓,其计算载荷需要1.3倍最大工作载荷,这必然会造成螺栓直径增大,或数量增加,或提高材质。

这对简化结构、降低成本,减轻其重量都是不利的。

螺栓拧紧扭矩标准

螺栓拧紧扭矩标准

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!。

风电机组高强度螺栓扭矩拧紧工艺研究

风电机组高强度螺栓扭矩拧紧工艺研究
0.1309
标准偏差 臆0.010
0.0025
本次实验的实验工具主要有院渊 1冤 超声波测试 仪袁如图 2 所示袁仪器精度依2%曰渊 2冤 有靠臂液压扳手袁 仪器精度依3%曰渊 3冤 手动扳手渊 配套筒 M36冤 遥
收稿日期:2019-07-13 作者简介:何家莹渊 1990-冤 袁女袁福建莆田人袁硕士袁工程师袁研究方向院机械设计遥
国内高强度螺栓连接普遍采用扭矩拧紧法袁其 原理是根据扭矩来间接控制螺栓预紧力[7]袁但由于螺 栓螺纹面和垫片接触面之间摩擦系数的离散性袁对 螺栓实施相同的扭矩袁预紧力的误差可能会较大遥 各 风电主机厂商采购高强度螺栓时会要求螺栓制造厂 提供螺栓扭矩系数实验室抽检测试报告袁 由于实验 室与实际现场装配环境和操作工艺等方面存在较大 的差异袁得到的实验数据只能作为参考[5]遥
扭矩系数曰d 为螺栓公称直径袁mm遥
由式 渊 1冤 计算得本实验螺栓目标预紧力 Qm = 538 kN袁该批次实验螺栓平均扭矩系数理论值为 K =
0.13袁本实验螺栓公称直径 d = 36 mm袁可计算得拧
紧力矩为 2 518 N窑m袁即为表 2 中的额定力矩遥
渊 3冤 螺栓预紧力计算
螺栓伸长量 驻L 与预紧力 Q 的关系如公式 渊 3冤 所
2.0MW 轮毂及 6 个配套的变桨轴承曰渊 2冤 450 颗定制 螺栓袁 选用 同一 批次号 的野 GB/T 5782-2000 螺 栓 M36X335-10.9-dc71冶袁按图 1 要求两端车平袁该批次 螺栓连接副扭矩系数实验出厂检验数据见表 1曰渊 3冤 450 个普通垫片曰渊 4冤 型号为 LPS04110 的二硫化钼遥
积袁mm2曰滓s 为螺栓材料屈服强度袁MPa遥 已知本实验螺栓应力截面积 A s = 816.7 mm2袁螺

螺栓的力学实验报告

螺栓的力学实验报告

螺栓的力学实验报告一、实验目的1. 理解螺栓的力学原理和承载能力。

2. 掌握螺栓实验的操作方法和数据处理技巧。

3. 分析螺栓的载荷特性,并了解其应用领域。

二、实验原理螺栓是一种常见的紧固件,广泛应用于机械、建筑等领域。

它们具有重要的承载和连接功能。

螺栓的力学性能评估是确保其性能安全可靠的重要环节。

螺栓在受载中主要承受拉力和剪力。

拉力是由于外力的作用,使螺栓产生拉伸变形。

剪力则是由螺栓与连接件之间的相对滑动所产生的。

在实验中,我们将使用一台力学实验机对螺栓进行拉力和剪力测试。

通过加载不同的力并记录相应的变形和应力,我们能够了解螺栓在不同受力条件下的性能。

三、实验步骤1. 准备工作:根据实验要求选择合适的螺栓和连接件,并确保其表面平整清洁。

2. 设置力学实验机:根据实验需求调整实验机的参数,如拉伸速度、加载方式等。

3. 弯曲实验:将螺栓安装在实验机上,并加载适当的弯曲力,记录相应的变形和应力数据。

4. 剪切实验:将螺栓与连接件紧密连接后,加载适当的剪切力,记录相应的变形和应力数据。

5. 数据处理:根据实验数据绘制应力-变形曲线,并分析螺栓的载荷特性。

四、实验结果与分析根据实验数据,我们得到了螺栓在不同受力条件下的应力-变形曲线。

通过曲线的形状和变化趋势,我们可以得出如下结论:1. 当力逐渐增大时,螺栓的变形也随之增加,但应力增长的速度快于变形的增长速度。

2. 螺栓在拉伸、弯曲受力下的应力较高,剪切受力下的应力相对较低。

3. 在实验的线性范围内,螺栓的应力和变形呈线性关系。

基于以上结论,我们可以确定螺栓的额定载荷和可靠工作范围。

同时,我们也能够根据实验结果选择合适的螺栓参数,以满足特定工程需求。

五、实验总结本次螺栓的力学实验使我们深入了解了螺栓的力学性能和承载能力。

通过实验数据的分析,我们能够准确评估螺栓的可靠性,并为工程实践提供参考。

在实验中,我们也发现螺栓的性能与其内部结构、材料及处理工艺等因素密切相关。

浅谈装配中的螺栓拧紧力矩

浅谈装配中的螺栓拧紧力矩

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。

螺栓组实验

螺栓组实验

《螺栓组连接》实验指导书一、实验目的1、测试螺栓组连接在倾覆力矩作用下各螺栓所受的载荷;2、深化课程学习中对螺栓组连接受力分析的认识;3、初步掌握电阻应变仪的工作原理和使用方法。

二、实验台结构及工作原理图1 多功能螺栓组连接实验台结构1. 机座2.测试螺栓3.测试梁4.托架5.测试齿块 6.杠杆系统7.砝码8.齿板接线柱 9. 螺栓1-5接线柱 10. 螺栓6-10接线柱 11. 垫片多功能螺栓组连接实验台结构如图1所示,被连接件机座1和托架4被双排共10个螺栓2连接,连接面间加入垫片11(硬橡胶板),砝码7的重力通过双级杠杆加载系统6(1:75)增力作用到托架4上,托架受到倾覆力矩的作用,螺栓组连接受横向载荷和倾覆力矩联合作用,各个螺栓所受轴向力不同,它们的轴向变形也就不同。

在各个螺栓上贴有电阻应变片,可在螺栓中段测试部位的任一侧贴一片,或在对称的两侧各贴一片,如图2所示.各个螺栓的受力可通过贴在其上的电阻应变片的变形,用电阻应变仪测得。

图2 螺栓安装及贴片图多功能螺栓组连接实验台的托架4上还安装有一测试齿块5,它是用来做齿根应力测试实验的;机座1上还固定有一测试梁3(等强度悬臂梁),它是用来做梁的应力测试实验的。

测试齿块5与测试梁2与本实验无关,在做本实验前应将测试齿块5固定螺钉拧松。

三、实验方法及步骤1. 实验方法:①螺栓初预紧方法抬起杠杆加载系统,不使加载系统的自重加到螺栓组连接件上。

先将图2中所示的右端各螺母I用手(不能用扳手)尽力拧紧,然后在把左端的各螺母也用手尽力拧紧(如果在实验前螺栓已经受力,则应将其拧松后再做初预紧) 。

②应变测量点预调平衡方法以各螺栓初预紧后的状态为初始状态,先将杠杆加载系统安装好,使加载杆的重力通过杠杆放大,加到托架上;然后再进行各螺栓应变测量的“调零”(预调平衡),即把应变仪上各测量点的应变量都调到“零”读数。

预调平衡砝码加载前,应松开测试齿块(即使载荷直接加在托架上,测试齿块不受力);加载后,加载杠杆一般呈向向左倾斜状态。

螺栓拧紧力矩计算

螺栓拧紧力矩计算

螺栓拧紧力矩计算首先,不锈钢螺栓与不锈钢工件之间的摩擦系数会影响螺栓的拧紧力矩。

摩擦系数通常是通过实验测定得出的。

其次,不锈钢螺栓的弹性系数和截面面积也会影响拧紧力矩的计算。

最后,不锈钢螺栓和不锈钢工件在拧紧过程中可能会出现磨损和塑性变形,这些也需要考虑在内。

计算螺栓拧紧力矩的一种常用方法是基于松弛法。

该方法假设在达到拧紧规范要求之后,螺栓不会再进一步松弛。

该方法基于以下公式进行计算:T=K×F×d其中,T为拧紧力矩,K为拧紧系数,F为预载荷,d为螺栓的松弛距离。

拧紧系数K是一个不确定的参数,它可以通过实验进行测定。

一般情况下,可以根据螺栓和工件的材料性质和尺寸进行估算。

例如,当采用不锈钢螺栓和不锈钢工件时,拧紧系数的范围通常为0.1至0.2预载荷F是施加在螺栓上的力,通常由设计需求来确定。

预载荷的大小取决于应用中所需的紧固力和其他因素。

预载荷可以使用下列公式进行计算:F=P×A其中,P为所需的紧固力,A为螺栓的截面面积。

螺栓的松弛距离d是螺栓拧紧后的松弛。

该值可以通过实验进行测定,也可以根据经验进行估算。

松弛距离通常是在较长时间后测定的,以获得最准确的结果。

此外,螺栓拧紧力矩的计算还需要考虑一些特殊情况。

例如,当工作条件要求螺栓处于永久预压力状态时,即使在螺栓拧紧后松弛一段距离后,也需要保持一定的预压力。

这种情况下,拧紧力矩的计算需要考虑预压力的大小和螺栓的特性。

总之,螺栓拧紧力矩的计算是一个复杂的过程,需要考虑多种因素。

对于不锈钢螺栓和不锈钢工件,摩擦系数、弹性系数、截面面积、松弛距离等因素都需要考虑在内。

通过合理的计算和实验,能够确定合适的拧紧力矩,以满足设计和工作要求。

螺栓拧紧扭矩对其扭矩系数的影响

螺栓拧紧扭矩对其扭矩系数的影响

190
中国 T 程 机 械 学 报
第 19卷
施加预紧扭矩4 。由于扭矩法中拧紧系数常根据 加 载 经 验 以 及 加 载 条 件 进 行 选 取 ,其 不 确 定 性 会 影 响 预 紧 力 的 加 载 结 果 ,因 此 ,有必要对扭矩系数的 变化规律进行研究。
而 通 过 控 制 扭 矩 来 施 加 螺 栓 预 紧 力 时 ,扭矩系 数 是 一 个 十 分 重 要 的 参 数 。王朋等[5]对输电塔中 常用 的 M16镀锌螺栓进行了预紧力试验研究,测试 分 析 了 螺 栓 强 度 等 级 、有 无 垫 圈 和 有 无 润 滑 对 螺 栓 连 接 副 扭 矩 系 数 的 影 响 。Croccolo等[~设计出一 种 得 到 螺 栓 摩 擦 系 数 的 试 验 方 法 ,并 由 摩 擦 系 数 和 夹 持 件 拉 伸 状 态 得 到 扭 矩 系 数 。郭历 伦 等 [7]开展 多 螺 栓 连 接 结 构 预 紧 力 实 验 研 究 ,获 得 了 其 在 纯 拧 紧 力 矩 作 用 下 的 预 紧 力 及 其 响 应 规 律 。张和平 等[8 通过多功能螺栓紧固分 析 系 统 对 紧 固 件 进 行 转矩预紧力实验,得出摩擦系数随拧紧速度增大而 减 小 。这些研究均是从各方面探究了影响扭矩系 数 的 因 素 ,给 出 了 摩 擦 系 数 对 扭 矩 系 数 的 影 响 规 律 ,为扭矩系数的研究提供了重要的参考[M3]。
安 装 ,输电铁塔的节点构造 多 采 用 螺 纹 连 接 ;11,螺 广泛[3]。针对预紧力矩的确定,目前国内所使用的
纹 连 接 由 于 其 具 有 结 构 简 单 、装 拆 方 便 、工作可靠 方 法 繁 多 ,归纳主要有以下几种:①直接根据标准
等诸多优点,使得螺栓连接成为最普遍的连接方式 中给定的扭矩系数瓦,加以计算或试验获得相关预

机械设计基础螺栓连接性能测试实验指导书

机械设计基础螺栓连接性能测试实验指导书

机械设计基础螺栓连接性能测试实验指导书螺栓连接性能测试实验指导书——(2)螺栓组连接受力与相对刚度实验一、实验目的1、验证螺栓组连接受力分析理论;2、了解用电阻应变仪测定机器机构中应力的一般方法。

二、实验设备和工作原理螺栓组连接实验台由螺栓连接、加载装置及测试仪器三部分组成。

如图1所示螺栓组连接是由十个均布排列为二行的螺栓将支架11和机座12连接起来而构成。

加载装置是由具有1:100放大比的两极杠杆13和14组成,砝码力G经过杠杆放大而作用在支架上的载荷为P,因此,连接接触面将受有横向载荷P和翻转力矩M。

(N·㎜)(N)式中l—力臂(㎜)由于P和M的作用,在螺栓中引起的受力是通过贴在每个螺栓上的电阻应变片15的变形并借助电阻应变仪而测得。

电阻应变仪是通过载波电桥将机械量转换成电量实现测量的。

如图2所示,将贴在螺栓上的电阻应变片1作为电桥一个桥臂,温度补偿应变片2为另一个桥臂。

螺栓不受力时,使电桥呈现平衡状态。

当螺栓受力发生变形后,应变片电阻值发生变化,电桥失去平衡,输出一个电压讯号,经放大、检波等环节,便可在应变仪上直接读出应变值来。

经过适当的计算就可以得到各螺栓的受力大小。

图1螺栓连接实验台结构简图1,2,……10—实验螺栓;11—支架;12—机座;13—第一杠杆;14—第二杠杆;15—电阻应变片;16—砝码(相关尺寸:l=200㎜;a=160㎜;b=105㎜;c=55㎜;G=22N)图2电桥工作原理图本实验是针对不允许连接接合面分开的情况。

螺栓预紧时,连接在预紧力作用下,接合面间产生挤压应力。

当受载后,支架在翻转力矩M作用下,有绕其对称轴线0-0翻转趋势,使连接右部挤压应力减小,左部挤压应力增加。

为保证连接最右端处不出现间隙,应满足以下条件:(1)式中Qp—单个螺栓预紧力(N);Z—螺栓个数Z=10;A—接合面面积A=a(b-c)(㎜2)M—翻转力矩M=PlW—接合面抗弯剖面模量(㎜3)化简(1)式得为保证一定安全性,取螺栓预紧力为(2)螺栓工作拉力可根据支架静力平衡条件求得,由平衡条件有:M=Pl=F1r1+F2r2+…+Fzrz(3)式中F1、F2…Fz—各螺栓所受工作力r1、r2…rz—各螺栓中心到翻转轴线的距离根据螺栓变形协调条件有:(4)由式(3)和式(4)可得任一位置螺栓工作拉力(5)在翻转轴线0-0右边,Fi使螺栓被拉紧,轴向拉力增大,而在0-0线左边的螺栓被放松,预紧力减小。

汽车底盘高强度螺栓的拧紧与防松研究

汽车底盘高强度螺栓的拧紧与防松研究

207理论研究0 引言 汽车底盘是汽车的重要组成部分,起到了支撑汽车、形成汽车整体造型和接受发动机动力等关键作用。

目前,汽车底盘的生产装配用到了大量高强度螺栓,这些螺栓的连接质量直接关系到汽车的行驶安全。

如果高强度螺栓出现松动的情况,车辆就很可能出现损坏、翻车等事故,甚至危及到乘客和驾驶员的人身生命安全。

1 影响汽车底盘高强度螺栓防松性能的因素1.1 螺栓头部结构 汽车底盘螺纹紧固件的类型比较多,按照螺栓的防松形式可分普通六角头螺栓、六角法兰螺栓、六角头螺栓和平垫圈组合件、六角头螺栓和弹簧垫圈组合件、六角头螺栓和平垫圈弹簧垫圈组合件5种。

由于头部结构不同,各种螺栓头部与连接件接触的外径也有着较大区别。

在普通螺纹的连接上,一般来说,螺纹头部的外径越大,其接触面的面积越大,螺栓的摩擦力矩也就相应得越大。

1.2 弹簧垫圈 通过对带弹簧垫圈的螺栓进行力学仿真实验发现,弹簧垫圈在螺纹连接中容易出现局部接触较小、支承面较小的情况,以及开口端容易压馈的问题,最终造成螺栓的轴向力下降,弹簧垫圈的防松性能下降。

同时,弹簧垫圈具备弹性作用,可在一定程度上补偿因连接件变形而减小的轴向力,可见弹簧垫圈对于汽车底盘高强度螺栓能够起到一定的防松作用。

1.3 支承面接触状态 在实际的装配过程中发现,螺栓与被连接件表面贴合得不均匀,会对螺栓的连接强度构成一定影响,导致螺栓荷载分布出现问题。

螺栓与连接件的接触面较小,将会导致局部应力集中,使材料表面出现压馈,最终影响螺栓的预紧力大小。

影响支撑面接触状态和摩擦系数的原因很多,首先是被连接件的表面处理方式,如表面镀层厚度、钝化层处理、强度等级等,会直接影响到支承面粗糙度及摩擦系数,导致螺栓防松性能受到一定程度的影响。

其次是螺栓头部结构,如前文所述,头部结构决定了支承面的接触面积,以及轴向力补偿作用的大小,对防松性能有很大影响。

在预紧力比较大的情况下,防松性能由高到低的顺序依次为:六角法兰螺栓;六角头和平垫圈组合件;六角头、平垫和弹簧垫圈组合件;六角头和弹簧垫圈组合件;普通六角头螺栓。

螺栓连接实验及报告

螺栓连接实验及报告

螺栓联接实验指导书机电学院机械基础实验室2011.9螺栓联接实验指导书一.实验目的1.掌握测试受轴向工作载荷的紧螺栓联接的受力和变形曲线(即变形协调图)。

2.掌握求联接件(螺栓)刚度C 1、被联接件刚度C 2、相对刚度C 1/C 1+C 2。

3.了解试验预紧力和相对刚度对应力幅的影响,以考察对螺栓疲劳的影响。

二.实验设备图4—1为LB-87型螺栓联接实验机结构组成示意图,手轮1相当于螺母,与螺栓杆2相连。

套筒3相当于被联接件,拧紧手轮1就可将联接副预紧,并且联接件受拉力作用,被联接件受压力作用。

在螺栓杆和套筒上均贴有电阻应变片,用电阻应变仪测量它们的应变来求受力和变形量。

测力环4是用来间接的指示轴向工作载荷的。

拧紧加载手轮(螺母)6使拉杆5产生轴向拉力,经过测力环4将轴向力作用到螺杆上。

测力环上的百分表读数正比于轴向载荷的大小。

1.LB-87型螺栓联接实验机的主要实验参数如下:1).螺栓材料为45号钢,弹性模量E 1=2.06×105N/mm 2,螺栓杆直径d=10mm ,有效变形计算长度L 1=130mm 。

2).套筒材料为45号钢,弹性模量E 2=2.06×105N/mm 2,两件套筒外径分别为D=31和32,内径为D 1=27.5mm ,有效变形计算长度L 2=130mm.。

2.仪器1)YJ-26型数字电阻应变仪。

2)YJ-18型数字电阻应变仪。

3)PR10-18型预调平衡箱。

ΔFDn λb λmλ λm ’ θnλFθ0D0 Q pFQ p Q 图4-3 力-变形协调图 图4-2 LBX-84型实验机结构图1-加载手轮 2-拉杆 3-测力计百分表 4-测力环 5-套筒6- 电阻应变片 7-螺栓 8-背紧手轮 9-予紧手轮三.实验原理1.力与变形协调关系在螺栓联接中,当联接副受轴向载荷后,螺栓受拉力,产生拉伸变形;被联接件受压力,产生压缩变形,根据螺栓(联接件)和被联接件预紧力相等,可把二者的力和变形图线画在一个坐标系中,如4-3所示。

螺栓连接实验报告

螺栓连接实验报告

螺栓连接实验报告螺栓连接实验报告引言:螺栓连接是一种常见的机械连接方式,广泛应用于各个领域。

本次实验旨在研究螺栓连接的性能和可靠性,通过实验数据的收集和分析,探讨螺栓连接的力学特性以及对连接性能的影响因素。

实验设备和方法:实验设备包括螺栓、螺母、垫圈、扳手、力传感器、试验台等。

实验方法是通过施加力矩来拧紧螺栓,然后测量和记录连接的拉伸力和扭矩。

实验过程:首先,选择适当的螺栓和螺母进行连接。

然后,使用扳手施加力矩,逐渐拧紧螺栓。

在拧紧的过程中,使用力传感器测量并记录连接的拉伸力和扭矩。

每次拧紧后,检查连接是否牢固,以确保实验数据的准确性。

实验结果分析:通过对实验数据的分析,我们可以得出以下结论:1. 拧紧力矩与连接拉伸力成正比:随着拧紧力矩的增加,连接的拉伸力也增加。

这是因为螺栓连接的原理是通过螺纹的摩擦力将两个部件紧密连接在一起,而摩擦力与力矩成正比。

2. 螺栓预紧力对连接性能的影响:螺栓连接的可靠性与预紧力密切相关。

适当的预紧力可以保证连接的稳定性和可靠性,而过大或过小的预紧力都会导致连接失效。

3. 垫圈的作用:垫圈在螺栓连接中起到分散压力和缓冲振动的作用。

合理选择垫圈的材料和尺寸可以提高连接的可靠性。

4. 螺栓连接的松动与疲劳:长期使用后,螺栓连接可能会出现松动现象。

这是因为连接部件受到振动和外力的作用,导致螺纹间隙扩大。

定期检查和维护螺栓连接可以避免松动和疲劳。

实验结论:螺栓连接是一种常见且可靠的机械连接方式。

通过适当的拧紧力矩和预紧力,选择合适的垫圈材料和尺寸,可以保证连接的稳定性和可靠性。

然而,螺栓连接也需要定期检查和维护,以避免松动和疲劳现象的发生。

结语:本次实验通过对螺栓连接的研究,深入了解了螺栓连接的力学特性和影响因素。

螺栓连接作为一种常见的机械连接方式,在工程和制造领域具有广泛的应用前景。

通过进一步的研究和实验,可以进一步优化螺栓连接的设计和应用,提高连接的可靠性和性能。

螺栓拧紧残余扭矩测量方法盘点

螺栓拧紧残余扭矩测量方法盘点

螺栓拧紧残余扭矩测量方法盘点1 前言紧固件拧紧的本质是为了获取夹紧力,通过夹紧力,可以抵抗各种比如横向和轴向外载荷。

但由于夹紧力无法直接监控,最终拧紧的可靠性是通过扭矩监控的,所以通过有效的监控方法,检测紧固件拧紧后的残余扭矩,是判断紧固件拧紧可靠性的重要方法。

如下图所示,紧固件扭矩衰减一般是在瞬间就完成了60-70%的衰减。

对于任何连接,随着时间的推移,都会有一定程度的扭矩衰减,一般有以下两种情况中:粗糙的表面配合时造成的衰减和软连接中的扭矩衰减。

总之发生扭矩衰减的原因是多种多样,可以通过人、机、料、法、环等各角度去分析,如何去有效监测拧紧后的残余扭矩呢?图1 扭矩衰减过程2 残余扭矩测试方法(1)再拧紧扭矩法具体做法:再拧紧扭矩法是在拧紧的螺栓上进一步拧紧较小的角度获得的静态扭矩到动态扭矩装化点的扭矩,拧紧的角度一般为10-15°。

优缺点:无需破坏连接副、操作便利、工具价格适中,可靠性强,目前该种方法在主机厂使用较为广泛。

如下图所示,为再拧紧扭矩法的测试方法和测试工具,常用的表盘扳手和数显扳手就可以满足,当然测试人员一般是需要经过专门培训的。

图2 再拧紧扭矩法测试过程如果对再拧紧扭矩不是太清楚,下图是通过记录扭矩和转角的曲线,先拧紧15°,再反松90°,下图中圈出的拐点位置即为对应点的再拧紧扭矩。

图3 再拧紧扭矩测试曲线那如何评判拧紧点的再拧紧扭矩是否合格呢?下面为经验数值:将拧紧点根据重要性分为A,B,C三种等级,A是涉及安全的拧紧点,B 是涉及是否会出现故障的拧紧点,C是一般普通的拧紧点。

测试推荐完成拧紧后的15-30min,对于A类和B类拧紧点,0.8*预拧紧扭矩≤再拧紧扭矩≤1.2*预拧紧扭矩对于C类拧紧点,0.7*预拧紧扭矩≤再拧紧扭矩≤1.2*预拧紧扭矩对于软连接点,0.5*预拧紧扭矩≤再拧紧扭矩≤1.2*预拧紧扭矩那何为软连接点,即拧紧副中含有塑料等较软,拧紧角度较大的连接点。

螺栓拧紧残余扭矩测量方法盘点

螺栓拧紧残余扭矩测量方法盘点

螺栓拧紧残余扭矩测量方法盘点螺栓拧紧残余扭矩测量是一种用来评估螺栓紧固连接性能的方法。

螺栓拧紧残余扭矩是指在初次拧紧后,螺栓在运行中所受到的附加扭矩。

了解螺栓拧紧残余扭矩对于确保螺栓连接的质量以及设备的安全运行至关重要。

本文将盘点一些常见的螺栓拧紧残余扭矩测量方法。

1.加法法:这是最常见的螺栓拧紧残余扭矩测量方法。

首先,在螺栓紧固过程中测量所施加的初始扭矩,然后记录下螺栓松动后所需施加的剩余扭矩。

螺栓拧紧残余扭矩等于剩余扭矩减去初始扭矩。

2.线性伸缩法:这一方法利用了螺栓拧紧后在力学性能上的变化。

先测量螺栓初始长度,然后对螺栓进行拧紧,记录下所施加的扭矩和螺栓长度,在螺栓松动后再次测量螺栓长度。

根据螺栓的弹性模量和初始长度,可以计算出螺栓拧紧残余扭矩。

3.滑移法:这种方法利用了螺栓紧固材料的滑移现象。

首先确定螺栓的材料和表面润滑情况,并施加一个初始扭矩。

然后松开螺栓,再次拧紧螺栓,记录下所施加的扭矩。

通过比较两次拧紧过程中的扭矩差异,可以计算出螺栓拧紧残余扭矩。

4.超声波法:这是一种非接触式测量方法,利用超声波测量螺栓拧紧残余扭矩。

通过将超声波传感器放置在螺栓上,可以测量螺栓在受力状态下的频率变化。

根据频率变化与扭矩之间的关系,可以计算出螺栓拧紧残余扭矩。

5.物理方法:有时候,可以使用物理方法来测量螺栓拧紧残余扭矩。

比如,通过测量螺栓松动后产生的形变或位移来估计螺栓的拧紧残余扭矩。

这种方法需要结合计算机模拟和实验验证,以获得准确的测量结果。

总结起来,螺栓拧紧残余扭矩测量方法多种多样,各有其特点和适用范围。

在进行螺栓拧紧残余扭矩测量时,需要根据具体情况选择合适的方法,并合理使用测量设备和工具,以确保螺栓连接的质量和设备的安全运行。

输电线路引流板螺栓拧紧工艺的研究

输电线路引流板螺栓拧紧工艺的研究

μw 为支撑面摩擦系数;dw 为接触的支撑面外径;dh 为接触的支撑面内径。
参考机械设计手册,K 值主要取决于两个摩擦
系数μs 和μw,六角头螺栓的尺寸大小对 K 值的影响是 很小的,设计计算时可参考表 1 推荐值[6]。
表 1 扭矩系数 K 推荐值
摩擦表面状态
有润滑
K 无润滑
精加工表面
0.10
0.12
定,试验夹具应能承受预紧力和扭矩的复合载荷,
而不应产生永久变形和位移。压力传感器置于螺母
与铝板之间,螺栓尾部应伸出螺母端部至少有 2~3
扣[10]。试验设备清单见表 2。
表 2 试验设备清单
序号
设备名称
设备型号
主要参数
1
压力传感器
F10G—5T
0~50kN
2
高精度数显压力表 LMN—6830

3
数显力矩扳手
流板可靠连接,同时不会出现明显的蠕变反应。
参照 GB/T 50233《110~500kV 架空送电线路 施工及验收规范》及 GB/T 50389《750kV 架空送电 线路施工及验收规范》,4.8 级螺栓的紧固扭矩值不 应小于表 4 的规定,4.8 级以上的螺栓紧固扭矩值由 设计规定,若设计无规定,宜按 4.8 级螺栓的标准 执行。
2021 年 6 月
吴正树等 输电线路引流板螺栓拧紧工艺的研究
79
1 螺栓扭矩的理论计算
超高压输电线路中,耐张线夹引流板的螺栓通 常采用扭矩法进行拧紧,扭矩和预紧力的关系为
T = KFf d
(1)
式中:T 为扭矩;K 为扭矩系数;Ff 为预紧力;d 为
螺栓公称直径。
1)预紧力 Ff 的确定
Ff
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

螺纹紧固件的拧紧试验
螺纹紧固件的拧紧试验
通过对螺纹紧固件的紧固力分析,介绍了四种螺纹紧固件的装配方法和拧紧试验原理。

同时对四种装配方法进行深入的讨论,利用试验结果论证不同装配方法产生的预紧效果与装配精度。

比外还列举了螺纹紧固件的失效分析案例,进一步阐述螺纹紧固件拧紧试验的重要性。

螺纹紧固件是机械产品中最常见的连接件,螺栓和螺母则是螺纹紧固件中用途最广的零件。

螺纹紧固件的结构大都不很复杂,制造和装配看起来似乎也无惊人之处。

但无数的质量事故不断提醒人们不可小觑貌似简单的螺纹紧固件。

制造和装配是螺纹紧固件影响其质量的两大关键,从某种意义上讲装配质量对螺纹紧固件的影响甚至大于其制造质量的影响。

随着对机械零件小型化和对连接要求的提高,装配质量越来越引起人们的关注。

如何使螺纹紧固件的实际紧固力精确或较精确地接近理论紧固件(即紧固件效果)是人们最为关心和研究最多的课题。

1、螺纹紧固件的紧固力
螺纹紧固件的紧固力P0一般是通过控制扭矩M来实现的,这是基于P0与M 之间存在以下关系:
显然,用力矩M来控制P0是很不精确的。

因为在这两者的关系中包含着一个变化很大且难精确确定的摩擦系数f。

它受螺纹表面及座面粗糙度、润滑剂、拧紧速度、拧紧工具、反复拧紧时的温度变化等诸多不定因素的影响,这就使真正的紧固件力很分散,波动极限约为±40%。

分析各种螺纹紧固件损坏原因,发现设计正确,工艺及材料合格的产品,大都是由于螺纹松动所致。

松动是由于各种外力作用下实际紧固件的紧固力显得不足(尽管扭力扳手已保证了理论紧固力)或螺纹紧固件与被连接件之间产生相对滑动而引起的。

也就是说,由于用单纯扭距法进行机械零件的连接的实际力与理论紧固力的不一致性,影响了螺纹紧固件的紧固效果。

因此,这种凭扭矩进行装配的方法用于一般机械零件的连接尚可,若用在随高交变应力的机械连接上则很可能出问题。

显然,精确控制紧固力是提高螺纹紧固件紧固效果的最好方法。

而拧紧试验是制订确的拧紧工艺(即拧紧工艺优化)和实现精确控制紧固力的重要手段和前提。

若设c1、c2分别为螺纹紧固件和被连接件的刚度,λ 01为螺纹紧固件紧固时的伸长量,λ 02为被连接紧固件的压缩量,P0为螺纹紧固件在屈服附近的紧固件,则有
P0=c1 λ 01=c2 λ 02
螺母(或螺纹紧固件)的轴向位移量应为λ 01+λ 02,则螺母(或螺纹紧固件)的旋转角
式中s—螺纹的螺距
因为λ 01、λ 02、s均是变化不大的比较确定的值,因此θ亦为确定值。

由于c1、c2的变化也不大,故控制了螺母(或螺纹紧固件)的旋转角就可保证实际紧固力与理论紧固力的一致性。

由于在屈服区域附近的P0变化相对小,故屈服区域扭矩+转角法比单纯扭矩法的分散度小。

通过以上分析显然可以看出,如果直接用变形量λ 01来控制P0是最可靠的办法。

这在理论上是很多容易说得通的,但由于需要特殊的测量装置,实际操作起来非常麻烦,何况有些螺钉根本无法测量伸长量。

故尽管这种装配方法精度很高,但实际使用的地方并不多。

基本以上紧固力的分析,螺纹紧固件的装配有几种不同的方法。

2、常见的螺纹紧固件装配方法
目前常见的螺纹紧固件装配方法有以下四种:
(1)单纯扭矩法
(2)弹性区域的扭矩+转角法
(3)屈服(塑性)区域的扭矩+转角法
(4)伸长量测量法
以上四种螺纹紧固件装配方法的紧固效果见表1。

2.1、单纯的扭矩法
利用拧紧试验的结果(特别是紧固件—转角曲线、扭矩—转角曲线和伸长量—紧固力曲线)就可以很方便地制订拧紧工艺。

单纯扭矩法比较简单,首先由设计人员确定螺纹紧固件所需的紧固力P0,然后根据该紧固力P0在紧固力—转角曲线上找出相应的转角αTOT,最后根据T在扭矩—转角曲线上找出与αTO对应的扭矩M,此扭矩M即为装配扭矩(图1)。

2.2、扭矩+转角法
扭矩+转角法装配工艺的确定则要比单纯矩法复杂些:首先根据设计所需的紧固力在拧紧试验做出的拉力—转角曲线上找出对应的转角αTOT;在扭矩—转角曲线上找出与预扭矩相应α1;实际装配的有效转角αEFF=αTOT-α1。

装配时,先将螺纹紧固件按预扭矩α1拧紧,然后转动αEFF角度。

弹性区域扭矩+转角法与屈服区域扭矩+转角法的区别是前者的紧固力设计在螺纹紧固件拉伸曲线的弹性区,而后者则将紧固力设计在屈服区。

但两种方法的装配效果和对螺纹紧固件及装配设备的要求是不同的。

表2是两种装配方法的优缺点比较。

表3是某螺栓两种方法的紧固力及统计分析结果。

从表3可看出在屈服区螺栓的紧固力非常σ仅为均值的3.0%。

而弹性区域的紧固力则较分散,其3σ
/Mean=15.3%。

因此屈服区域扭矩+转角法的装配精度要比弹性区域扭矩+转角法高。

2.3、伸长量测量法
这是一种根据P0=c1λ 02,直接利用螺纹紧固件的伸长来控制紧固力的方法。

因而其装固件的伸长来控制紧固力的方法。

因而其装配精度极高,装配时的紧固力完全符合设计的预计力。

由于测量螺纹紧固件的伸长很困难,故其成本昂贵,在找到简便的伸长量测量方法之前,这种装配方法尚无法用于生产。

用伸长量测量法进行装配前亦需进行拧紧试验,做出紧固力—伸长量曲线。

根据设计师提供的紧固力—伸长曲线上找出相应的伸长量来控制螺纹紧固件的紧固力(图2)。

3、螺纹紧固件的拧紧试验原理
螺纹紧固件的拧紧试验原理如图3所示:用电机带动拧紧装置(如套筒)拧紧螺纹紧固件,同时利用力传感器,角度传感器和扭矩传感器测出螺纹紧固件的紧固力、转动的角度(转角)、扭矩(螺纹部位的扭矩、头部支承面的扭矩和总扭矩)、摩擦系数(螺纹部位的摩擦系数、头部支承面的摩擦系数和总摩擦系数)。

传感器的信号通过A-D转换输入到计算机,计算机用适当的软件处理后打印出紧固件—转角曲线(图4)、扭矩—转角曲线(图5)和紧固力、扭矩及摩擦系数的统计学处理的数据。

另外,利用液压原理,通过力传感器和位移传感器做出紧固力—伸长量曲线(图4)。

4、螺纹紧固件失效分析案例
某发动机曲轴皮带轮螺栓,12.9级,表面镀锌处理,用扭矩法装配。

使用时发生掉头现象。

后改镀锌为DACRO处理。

但又出现“拉长”现象。

此螺栓除了紧固件曲轴皮带轮外,还要求有较好的防松能力。

即要求螺栓头部支承面与曲轴头部端面之间有较大的摩擦力,也就是说,此螺栓必须兼顾预紧和防松两个功能。

经检查螺栓的金相组织、抗拉强度、及硬度均符合技术要求,但掉头螺栓的断口有氢脆的特征。

螺栓拧紧试验结果表明:在相同的扭矩下,DACRO螺栓的紧固力要比镀锌螺栓高31.7%。

由于装配扭矩是根据镀锌螺栓的摩擦系数确定的,故若改用DACRO 螺栓,不改变装配扭矩,由于其摩擦系数减小,则螺栓受的拉力要增加30%以上,有可能达到或超过螺栓的屈服强度,螺栓有可能发生塑性变形。

螺栓拧紧试验结果还表明:在相同紧固力下,镀锌螺栓的摩擦系统平均要比DACRO螺栓高56%。

若改变DACRO螺栓的装配扭矩,使之达到镀锌螺栓的紧固力。

由于摩擦力正比于正压力,故螺栓头部支撑面与曲轴头部端面的摩擦力达不到防松的要求。

由此可见原设计采用镀锌处理正是考虑到其摩擦系数较大,有得增加自锁能力。

基于以上分析,提出三种解决方案:
方案一:使用镀锌螺栓,但加强去氢处理;
方案二:DACRO螺栓,但要求其摩擦系数提高到0.14~0.15;
方案三:DACRO螺栓,另外采取防松措施。

最终采用方案一,问题得以解决。

5、结束语
进行拧紧试验可以为各种螺纹紧固件的装配工艺提供可靠的依据,四种螺纹紧固件装配方法都是根据拧紧试验的结果制订的。

四种装配方法各有千秋,具体操作时应综合考虑紧固要求、设备条件、螺纹紧固件的质量水平以及成本等诸方面因素。

另外,拧紧试验还有助于螺纹紧固件的失效分析和质量改进。

拧紧试验在国外已被广泛应用,国内也有少数公司开展这方面的工作。

相信随着机械工业的不断发展,拧紧试验会被更多的人所认识,拧紧试验也将成为机械性能试验中不可或缺的一个试验。

相关文档
最新文档