螺栓基本知识资料

螺拴和连接的变形
压力
力 拉力
连接件压 缩
螺栓拉伸
压缩量
伸长量
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Joint Diagrams
螺栓连接的变形关系
力
预 紧 力
螺栓伸长δ1
连接件 压缩δ2
变形
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Joint Diagrams
轴向工作载荷的影响
力 螺栓受力 增加部分
夹紧力 减少部分
工 作 载 荷
A. 硬连接：到达贴合点后，旋转30
以内达到目标扭矩
B. 软连接：到达贴合点后，旋转2
圈以上达到目标扭矩
扭矩的过扭程度受连接件硬度以及 工具转速影响。
目标扭矩
旋转角度
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软、硬连接
扭矩
过扭
目标 硬连接 软连接
均值偏差
贴合点
角度
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如何在一个连接件上测量扭矩
动态扭矩:在拧紧螺栓的同时用在线式扭矩传感器测量 静态扭矩:安装后用扭矩扳手测量
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均值 标准偏差 (Sigma) 3 Sigma
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软连接
装配 (动态) 100.2 100.5 100.7 100.3 100.4 100.8 100.5 100.2 100.2 100.4 100.42 0.21 0.63
手测 (静态) 88 84 92 86 90 88 86 85 84 84 86.7 2.8 8.3
.
公制螺纹
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弹性松弛会影响夹紧力
Time
材料弹性松弛会使夹紧力衰减!
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衰减
牛米
工具断开 衰减
时间
• 60-70%的衰减发生在30毫秒以内
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软连接、硬连接
Joint characteristics can also define the tool type required (ISO 5393)
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The 50-40-10 规则
螺栓头下摩擦力 50%
夹紧力 10%
90% 的扭矩用于克 服摩擦力 螺纹副中 40%
扭矩
100%
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夹紧力与摩擦力的关系
通常的情况
螺栓头下摩擦力 50%
在螺栓头下加润滑油 螺栓头下摩擦力 45% 螺纹副中有杂质 螺栓头下摩擦力 50%
扭矩
扭矩 = OK 角度 = 过低
扭矩 = OK 角度 = 过高
角度
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结论：
螺栓装配质量对产品的最终质量有着直接影响
Clamp force
为了得到质量合格的拧紧连接– • 拧紧扭矩必须精确 • 连接件质量必须得到监控
Friction in threads Friction under nut or head
σδ1
δ1
δ2
变形
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Joint Diagrams
施加的扭矩并不象夹紧力那么简单
力 (F), 力臂 (L) = 扭矩(M) 螺栓旋转的越多，得到的扭矩越大
但是,
• 90% 的扭矩被摩擦力消耗 • 只有10%的扭矩转化为夹紧力
夹紧力, 10% 螺纹副中的摩 擦了, 40% 螺栓头下表面的 摩擦力, 50%
基本拧紧技术
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为什么使用螺栓连接
• 装配简单
• 拆卸方便
• 效率高 • 成本低
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装配工作按精度等级分为三类
安全等级
质量等级
客户定义等级
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螺栓连接的受力
剪切
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拉伸
为了拧紧螺栓, 必须施加力以便拧紧螺母/螺丝
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螺纹副中摩擦力 40%
10%
螺纹副中摩擦力 40%
夹紧力 15%
螺纹副中摩擦力 45%
5%
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一定要确保施加的扭矩达到最小需要扭矩
• 夹紧力一定要高于外部载荷 • 安全余量载荷的影响因素: – 振动 – 摩擦力的变化 – 连接件尺寸变化 – 拧紧精度
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施加的扭矩不要超过使用极限
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静态扭矩
T (Nm)
动力工具 输出扭矩
92 94 91 92 94 92 92 扭力扳手 静态扭矩 103 106 103 100 100 103 100 X=102,14 =2,27
(A)工具输出 120 (动态扭矩) 110 100 80 60
(B) 扭力扳手 (静态扭矩)
测量拧紧效果
T 我们能够测量的是扭矩T
F
F F
我们想要得到的是夹紧力F
F
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扭矩－夹紧力
• 旋转螺母或螺丝使螺杆受力伸长 • 螺杆伸长产生的夹紧力把连接件夹紧
• 我们需要的是连接件中的夹紧力
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螺拴与连接件的关系
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Joint Diagrams
• 施加的扭矩过大会使螺 栓过度伸长 • 安全余量取决于:
– 拧紧精度 – 材料等级
Torque
Angle of rotation
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螺栓标识系统
生产商 第一个数 = 1/100 的最小抗拉 强度 (N/mm2) 100×8 = 800 N/mm2 第二个数 =屈服强度与最小抗拉 强度之间的关系 0.8 = 80% 两数相乘得出屈服应力 800* 0.8 = 640 N/mm2
均值 标准偏差 (Sigma) 3 Sigma
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扭矩和角度 OK
扭矩 = OK 角度 = OK
扭矩
角度
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扭矩 OK, 角度过低
扭矩
扭矩 = OK 角度 = 过低
扭矩 = OK 角度 = OK
角度
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扭矩 OK, 角度过高
扭矩 = OK 角度 = OK
原因:静态摩擦力
40
20 时间
X=92,43
=1,13
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硬连接
装配 (动态) 102.6 102.6 101.4 101.2 102.4 100.9 102.1 102.4 101.0 101.8 101.84 0.67 2.01
手测 (静态) 112 110 111 110 113 109 110 111 113 112 111.1 1.4 4.1