螺栓基本拧紧技术演示幻灯片

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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
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安全等级 质量等级 客户定义等级
螺栓连接的受力
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剪切
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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螺拴和连接的变形
压力 力
连接件压 缩
压缩量Байду номын сангаас
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Joint Diagrams
拉力 螺栓拉伸
伸长量
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
工
夹紧力
作 载
减少部分 荷
扭矩 = OK 角度 = 过高
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角度
结论：
螺栓装配质量对产品的最终质量有着直接影响
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
Clamp force
Friction in threads
Friction under nut or head
X=92,43
? =1,13
扭力扳手 静态扭矩
103 106 103 100 100 103 100
X=102,14
? =2,27
T (Nm)
(A) 工具输出 120 (动态扭矩) 110 100 80 60 40 20
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(B) 扭力扳手 (静态扭矩)
原因:静态摩擦力
时间
硬连接
软连接、硬连接
Joint characteristics can also define the tool type required (ISO 5393)
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。
111.1 1.4 4.1
软连接
均值 标准偏差 (Sigma) 3 Sigma
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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
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%
? 施加的扭矩过大会使螺 栓过度伸长
Torque
? 安全余量取决于: – 拧紧精度 – 材料等级
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Angle of rotation
螺栓标识系统
.
公制螺纹
生产商
第一个数 = 1/100 的最小抗拉 强度 (N/mm 2) 100 ×8 = 800 N/mm 2
第二个数 = 屈服强度与最小抗拉 强度之间的关系 0.8 = 80%
测量拧紧效果
T
我们能够测量的是扭矩 T
F
F
F
F
我们想要得到的是夹紧力 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
两数相乘得出屈服应力 800 * 0.8 = 640 N/mm 2
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弹性松弛会影响夹紧力
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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
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时间
? 60-70% 的衰减发生在30 毫秒以内
86.7 2.8 8.3
扭矩和角度 OK
扭矩
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扭矩 = OK 角度 = OK
角度
扭矩 OK, 角度过低
扭矩
扭矩 = OK 角度 = 过低
扭矩 = OK 角度 = OK
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角度
扭矩 OK, 角度过高
扭矩
扭矩 = OK 角度 = 过低
扭矩 = OK 角度 = OK
均值 标准偏差 (Sigma) 3 Sigma
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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
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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The 50-40-10 规则
螺栓头下摩擦力 50%
螺纹副中 40%
扭矩
夹紧力 10%
90% 的扭矩用于克 服摩擦力
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%
目标扭矩 旋转角度
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软、硬连接
扭矩
目标
过扭
硬连接
软连接
均值偏差
贴合点
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角度
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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静态扭矩
动力工具 输出扭矩
92 94 91 92 94 92 92