擰緊技術(shù)及擰緊機(jī)

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1、螺栓擰緊技術(shù)及擰緊機(jī)螺栓擰緊在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用非常廣泛，機(jī)械制造中零部件的連接與裝配，機(jī)械整體的裝配等等，可以說(shuō)幾乎是都離不開(kāi)螺栓擰緊。第一節(jié)螺栓擰緊的基本概念及擰緊的方法任何機(jī)體均是由多種零件連接（即組裝）起來(lái)的，而零件的連接有多種，采用螺栓連接就是其中最常用的一種，而欲采用螺栓連接就必須應(yīng)用擰緊，因而這“擰緊”也就成了裝配工作中應(yīng)用得極為廣泛的概念。零件采用螺栓連接的目的就是要使兩被連接體緊密貼合，并為承受一定的動(dòng)載荷，還需要兩被連接體間具備足夠的壓緊力，以確保被連接零件的可靠連接和正常工作。這樣就要求作為連接用的螺栓，

2、在擰緊后要具有足夠的軸向預(yù)緊力（即軸向拉應(yīng)力）。然而這些力的施加，也都是依靠“擰緊”來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因而，我們很有必要了解一些有關(guān)擰緊的基本概念。一．螺栓擰緊的基本概念1．?dāng)Q緊過(guò)程中各量的變化TF屈服斷裂A圖1ZTF在螺栓擰緊時(shí)，總體的受力情況是，螺栓受拉，連接件受壓；但在擰緊的整個(gè)過(guò)程中，受力的大小是不同的（見(jiàn)圖1），大體上分為下述幾個(gè)階段：⑴在開(kāi)始擰緊時(shí)，由于螺栓未靠座，故壓緊力F為零；但由于存在摩擦力，故扭矩T保持在一個(gè)較小的數(shù)值。⑵當(dāng)靠座后(Z點(diǎn))，真正的擰緊才開(kāi)始，壓緊力F和擰矩T隨轉(zhuǎn)角A的增加而迅速上升。21⑶達(dá)到屈服點(diǎn)

3、，螺栓開(kāi)始朔性變形，轉(zhuǎn)角增加較大而壓緊力和扭矩卻增加較小，甚至不變。⑷再繼續(xù)擰緊，力矩T和壓緊力F下降，直至螺栓產(chǎn)生斷裂。2．力矩率力矩率R所表示的是力矩增量△T對(duì)轉(zhuǎn)角△A的比值（見(jiàn)圖2），即：R＝△T/△A（1）圖3AT圖2TΔTΔAA硬性連接的R值高，軟性連接的R值低。R值與螺栓的長(zhǎng)度、連接中各件之間的摩擦以及連接件墊圈的彈性有關(guān)。摩擦系數(shù)的變化，是影響力矩率的主要因素。此外，再加上墊圈、密封墊片等引起的彈性變化，裝配線上同樣螺紋連接之間的力矩率變化可能超過(guò)百分之百，這樣，力矩/轉(zhuǎn)角的曲線就可能落在圖3斜線中的任何位置。圖

4、4FTμ=0μ=0.4μ=0.5μ=0.1μ=0.2μ=0.33．摩擦與力矩對(duì)壓緊力的影響從圖4中可見(jiàn)，同一力矩T值，而由于摩擦系數(shù)μ值的不同，壓緊力F可能相差很大。所以，摩擦系數(shù)μ對(duì)壓緊力F的影響是非常大的。這里的摩擦系數(shù)主要是指螺紋接觸面、螺栓與被連接件支撐面間的摩擦系數(shù)。二．螺栓擰緊的方法21擰緊，實(shí)際上就是要使兩被連接體間具備足夠的壓緊力，反映到被擰緊的螺栓上就是它的軸向預(yù)緊力（即軸向拉應(yīng)力）。而不論是兩被連接體間的壓緊力還是螺栓上的軸向預(yù)緊力，在工作現(xiàn)場(chǎng)均很難檢測(cè)，也就很難予以直接控制，因而，人們采取了下述幾種方法予

5、以間接控制。1.扭矩控制法（T）：扭矩控制法是最開(kāi)始同時(shí)也是最簡(jiǎn)單的控制方法，它是當(dāng)擰緊扭矩達(dá)到某一設(shè)定的控制值Tc時(shí)，立即停止擰緊的控制方法。它是基于當(dāng)螺紋連接時(shí)，螺栓軸向預(yù)緊力F與擰緊時(shí)所施加的擰緊扭矩T成正比的關(guān)系。它們之間的關(guān)系可用：T＝KF（2）來(lái)表示。其中K為扭矩系數(shù)，其值大小主要由接觸面之間、螺紋牙之間的摩擦阻力Fμ來(lái)決定。在實(shí)際應(yīng)用中，K值的大小常用下列公式計(jì)算：K=0.161p+0.585μd2+0.25μ(De+Di)（3）其中:p為螺紋的螺距；μ為綜合摩擦系數(shù)；d2為螺紋的中徑；De為支承面的有效外徑；D

6、i為支承面的內(nèi)徑螺栓和工件設(shè)計(jì)完成后，p、d2、De、Di均為確定值，而μ值隨加工情況的不同而不同。所以，在擰緊時(shí)主要影響K值波動(dòng)的因素是綜合摩擦系數(shù)μ。有試驗(yàn)證明，一般情況下，K值大約在0.2－0.4之間，然而，有的甚至可能在0.1－0.5之間。故摩擦阻力的變化對(duì)所獲得的螺栓軸向預(yù)緊力影響較大，相同的扭矩?cái)Q緊兩個(gè)不同摩擦阻力的連接時(shí)，所獲得的螺栓軸向預(yù)緊力相差很大（摩擦系數(shù)μ對(duì)螺栓軸向預(yù)緊力的影響參見(jiàn)圖4）。另外，由于連接體的彈性系數(shù)不同，表面加工方法和處理方法的不同，對(duì)扭矩系數(shù)K也有很大的影響。對(duì)于上述各方面因素對(duì)扭矩系數(shù)

7、K的影響，為給大家一個(gè)較為明確的印象，下面把德國(guó)工程師協(xié)會(huì)（VDI）擰緊試驗(yàn)報(bào)告列于表1；分析表1可知，當(dāng)擰緊扭矩T的誤差為±0％時(shí)，螺栓軸向預(yù)緊力的誤差最大可以達(dá)到±27.2％，因此，試圖用扭矩控制法來(lái)保證高精度的螺栓擰緊是不現(xiàn)實(shí)的想法。此外，由于測(cè)量方法的不同，測(cè)量時(shí)環(huán)境溫度的不同等，對(duì)扭矩系數(shù)K也有很大的影響，從而更加增大了F的離散度。日本住友金屬工業(yè)公司通過(guò)試驗(yàn)說(shuō)明了環(huán)境溫度每增加1℃，其扭矩系數(shù)K就下降0.31%。21表1不同扭矩系數(shù)值對(duì)F與T的精度的影響被連接零件支承面摩擦系數(shù)μa螺栓摩擦系數(shù)μf擰緊扭矩精度（±％

8、）材料表面狀態(tài)0351020預(yù)緊力精度（±％）鋼37K（AISI016）σ=520N/mm2端銑削Rt=10μm0.16±28％0.15±14％19.619.820.222.028.0鋼CK65（AISI065）σ=950N/mm2磨削Rt=10μm0.20±23％0.15±