攻城狮就是工程师的摇篮
当前位置:首页 >> 机械攻城狮 >> 专业知识 >> 常用的紧固件——螺栓,他的扭力是如何衰减的?

常用的紧固件——螺栓,他的扭力是如何衰减的?

admin 专业知识 24
1、为什么使用螺栓?      
2、拧紧基本术语与原理      
3、动态扭矩及静态扭矩      
4、扭力衰减      



1、为什么使用螺栓?        


1.jpg

•装配简单      
•拆卸方便      
•效率高      
•成本低      
   

2、拧紧基本术语与原理

2.1 拧紧及其原理      

拧紧原理

螺栓插入被连接件,利用螺母或内螺纹拧紧使螺栓拉伸变形,这种弹性变形产生了轴向的拉力,将被夹零件挤压在了一起,称为预紧力。

理论上,只要产生了足够的夹紧力,完全可以保证被夹零件在震动、高低温等恶劣环境下安全工作,而不必使用涂胶等辅助方法。

2.jpg

2.2 如何拧紧螺栓-扭矩      
为了拧紧螺栓, 必须施加力以便拧紧螺母/螺丝      
2-2.png        
扭矩(T)=力(F)×力臂(L)        

2.3 螺栓连接件中的力

2-3.png        

•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

2-3-1.jpg        

90%的扭矩被摩擦力消耗

• 只有10%的扭矩转化为夹紧力


5-4-1原则

2-3-2.png        

• 90%的扭矩被摩擦力消耗

• 只有10%的扭矩转化为夹紧力

夹紧力与摩擦力的关系与影响

通常的情况

2-3-3.jpg        

螺纹连接状态的分类

定义来源:ISO5393“螺纹紧固件用旋转式气动装配工具性能试验方法”      
(国标对应版本为GB/T26547-2011)      
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720°(2 圈)以上达到目标扭矩      
C. 中性连接:到达贴合点后,旋转内30°-720°(2 圈内)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。      

影响夹紧力的因素

2-3-4.jpg

3、动态扭矩及静态扭矩

3.1 动态、静态扭矩的定义

3.jpg


   

4、扭力衰减

4.1 扭矩衰减的定义      
扭矩衰减:拧紧工作完毕后发生在紧固件上的扭矩降低现象即为扭矩衰减,衰减后的扭矩低于目标值但较为稳定,一般在拧紧操作完成后的30ms内会完成60%以上的扭矩衰减。      
4.jpg        

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,一般发生在以下两种情况中:

1、粗糙的表面配合时造成的衰减;

2、软连接中的扭矩衰减。

4.2 扭力衰减的测量流程      
静态扭矩会随着时间的推移而衰减(即夹紧力衰减),被紧固件为非金属时尤为明显,而影响静态扭矩的因素较多,与夹紧力之间的线性关系不明显,因此不能通过静态扭矩的值来计算出衰减后的夹紧力,只能通过专业的实验设备来确定衰减后的夹紧力,从而找到紧固特定产品状态下夹紧力与静态扭矩的对应关系,而后静态扭矩可以用来监控生产过程的稳定性。      
4-2.jpg        
4.3 静态扭力的测量方法      
•方法1 咔哒扳手法(只能作为产品复检手段)      
•方法2 返松法      
•方法3 标记法      
•方法4 拧紧法(T)      
•方法5 move on 法(用小角度(2-4度)反推所需扭矩)      
•方法6 瞬时松动法(break away)(atlas专利)      

     

     
•方法1 咔哒扳手法(只能作为产品复检手段)      
4-3.jpg      

咔哒扳手:只能检测扭矩过低(通常设为扭矩下限的90%)无法准确检测静态扭矩

因其操作简单,目前生产过程中运用比较多的方法

•方法3 标记法

4-4.jpg      

用于:拧紧完成有一段时间,螺栓上的锈蚀或其他原因而导致静态扭矩增加(较少在汽车工业上应用)

•方法4 拧紧法(T)

4-5.jpg      

•方法5 move on 法

4-6.jpg      

•方法6 瞬时松动法

4-7.jpg      
•方法6 瞬时松动法(Break away)操作步骤      

4-8.jpg4-9.jpg

  
4.4 扭力衰减的影响因素      
扭矩衰减的影响因素很多,如扭矩衰减已导致连接失效,不满足产品要求时,应从设计和工艺角度进行分析、改进。      
4-4-1.jpg        

影响因素举例说明:

1、被装配件的表面粗糙度:材料的变形--局部嵌入

4-4-2.jpg4-4-3.jpg


应对策略:尽量避免部件的表面粗糙度过大

2、弹性连接材料:尤其是塑料或密封件

4-4-4.jpg

应对策略:降低最终拧紧的速度

分步拧紧—如分步骤设置目

标扭矩60%--80%--100%

使用拧紧(如至目标扭矩80%)+反松+最终拧紧的方法

3、过快的装配速度、不合理的装配动作

应对策略:

降低最终拧紧的速度分步拧紧—如分步骤设置目标扭矩60%--80%--100%

使用拧紧(如至目标扭矩80%)+反松+最终拧紧的方法

①选用合适的工具

4-4-5.jpg

②多轴同步拧紧

4-4-6.jpg

③拧紧的次序

螺纹联接时紧固力和紧固顺序相当重要,如紧固力与紧固顺序配合不当,表面看起来螺纹其实都以紧固完成,实质上螺纹在经过震动、冲击和交变运动后,很快就会松动。所以在成组螺钉、螺母紧固时,一定按正确的紧固顺序逐次(一般两三次)拧紧螺母。一般第一次紧固力为25%,第二次紧固力为50%,第三次紧固力为100%。

下图为各种联接件的紧固顺序:

长条形零件:从中间开始向两边紧固,防止零件变形

4-4-7.jpg

对称零件:从对角开始紧固,如方形、圆形件

4-4-8.jpg
4-4-9.jpg 

多孔零件的紧固:从中向四周对称发散进行

 

4-4-11.jpg4-4-10.jpg

    

4、其他:如装配过程中的温度(复杂)

4-4-12.jpg

应对策略:

•避免不合理的摩擦

•避免热膨胀系数不同/相差过大

4.5 扭矩衰减的改善措施      
影响扭矩衰减的因素很多,针对不同的扭矩衰减形式改善措施也不尽相同,综合以上内容,从工艺设计角度去考虑扭矩衰减的常见改善措施归纳如下,当然,改善措施不局限于以下内容。      

设计角度:

1.表面粗糙度:      
表面粗糙度越小,材料表面越光滑,在拧紧后扭矩衰减越小。      
2.材料硬度:      
提高材料硬度,材料表面互相之间嵌入越困难,扭矩衰减也越小。      
3.弹性材料:      
塑料或橡胶等,尽量少采用,如必须采用,应制定周全的拧紧策略,以保证衰减后的夹紧力满足产品要求。      
4.螺栓选择:      
细牙螺栓相比粗牙螺栓螺距更小,螺纹升角也小,在使用中不容易松动,因此采用细牙螺栓扭矩衰减会较粗牙低      

工艺角度:

1.拧紧策略:      
改变拧紧策略,两步拧紧或多步拧紧,在拧紧过程中停顿50ms可释放弹性应变,降低衰减。      
2.拧紧速度:      
当工件被压紧后,毛刺在较大的夹紧力下变形, “变短”夹紧力下降,残余扭矩同步下降拧紧速度越快,毛刺的初始变形越小,残余扭矩下降越多,因此,降低拧紧速度可以降低扭矩衰减。      
3.拧紧顺序:      
把单轴拧紧改成几轴同时拧紧,可降低扭矩衰减;或者采取单轴多步逐渐拧紧到目标扭矩,也可以降低扭矩衰减。      


协助本站SEO优化一下,谢谢!
关键词不能为空

免责声明

本文系网络转载,版权归原作者所有,如涉及版权,请联系管理员删除!文中内容仅代表作者个人观点,转载不同于本平台认同或持有相同观点。

同类推荐

发表评论

访客

◎欢迎参与讨论,请在这里发表您的看法和观点。
«    2025年11月    »
12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930
控制面板
您好,欢迎到访网站!
  查看权限
搜索
网站收藏
最新留言