螺栓擰緊實(shí)驗(yàn)

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1、螺紋緊固件的擰緊試驗(yàn)螺紋緊固件的擰緊試驗(yàn)通過(guò)對(duì)螺紋緊固件的緊固力分析，介紹了四種螺紋緊固件的裝配方法和擰緊試驗(yàn)原理。同時(shí)對(duì)四種裝配方法進(jìn)行深入的討論，利用試驗(yàn)結(jié)果論證不同裝配方法產(chǎn)生的預(yù)緊效果與裝配精度。比外還列舉了螺紋緊同件的失效分析案例，進(jìn)一步闡述螺紋緊固件擰緊試驗(yàn)的重要性。螺紋緊固件是機(jī)械產(chǎn)品中最常見(jiàn)的連接件，螺栓和螺母則是螺紋緊固件屮用途最廣的零件。螺紋緊同件的結(jié)構(gòu)大都不很復(fù)雜，制造和裝配看起來(lái)似乎也無(wú)驚人之處。但無(wú)數(shù)的質(zhì)量事故不斷提醒人們不可小覷貌似簡(jiǎn)單的螺紋緊固件。制造和裝配是螺紋緊固件影響其質(zhì)量的兩大關(guān)鍵，從某種意義

2、上講裝配質(zhì)量對(duì)螺紋緊固件的影響甚至人于其制造質(zhì)量的影響。隨著對(duì)機(jī)械零件小型化和對(duì)連接耍求的提高，裝配質(zhì)量越來(lái)越引起人們的關(guān)注。如何使螺紋緊固件的實(shí)際緊固力精確或較精確地接近理論緊固件（即緊固件效果）是人們最為關(guān)心和研究最多的課題。1、螺紋緊固件的緊固力螺紋緊固件的緊固力P0一般是通過(guò)控制扭矩M來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這是基于P0與MZ間存在以下關(guān)系：顯然，用力矩M來(lái)控制P0是很不精確的。因?yàn)樵谶@兩者的關(guān)系小包含著一個(gè)變化很人且難精確確定的摩擦系數(shù)f。它受螺紋表面及座面粗糙度、潤(rùn)滑劑、擰緊速度、擰緊工具、反復(fù)擰緊時(shí)的溫度變化等諸多不定因索的影響，

3、這就使真正的緊固件力很分散，波動(dòng)極限約為±40%。分析各種螺紋緊固件損壞原因，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)止確，工藝及材料合格的產(chǎn)品，人都是由于螺紋松動(dòng)所致。松動(dòng)是由于各種外力作用下實(shí)際緊固件的緊固力顯得不足（盡管扭力扳手己保證了理論緊固力）或螺紋緊固件與被連接件之間產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)而引起的。也就是說(shuō)，由于用單純扭距法進(jìn)行機(jī)械零件的連接的實(shí)際力與理論緊固力的不一致性，影響了螺紋緊固件的緊固效杲。因此，這種憑扭矩進(jìn)行裝配的方法用于一般機(jī)械零件的連接尚可，若用在隨高交變應(yīng)力的機(jī)械連接上則很可能出問(wèn)題。顯然，精確控制緊固力是提高螺紋緊固件緊固效果的最好方法。而

4、擰緊試驗(yàn)是制訂確的擰緊工藝（即擰緊工藝優(yōu)化）和實(shí)現(xiàn)精確控制緊固力的重要手段和前提。若設(shè)cl、c2分別為螺紋緊固件和被連接件的剛度，X01為螺紋緊固件緊固時(shí)的伸長(zhǎng)量，入02為被連接緊固件的壓縮量，P0為螺紋緊固件在屈服附近的緊固件，則有P0二clX01=c2入02螺母（或螺紋緊固件）的軸向位移量應(yīng)為入01+入02,則螺母（或螺紋緊固件）的旋轉(zhuǎn)角式屮S—螺紋的螺距因?yàn)槿?1、X02、s均是變化不大的比較確定的值，因此0亦為確定值。由于cl、c2的變化也不大，故控制了螺母(或螺紋緊固件)的旋轉(zhuǎn)角就可保證實(shí)際緊固力與理論緊固力的一致性。由

5、于在屈服區(qū)域附近的P0變化相對(duì)小，故屈服區(qū)域扭矩+轉(zhuǎn)角法比單純扭矩法的分散度小。通過(guò)以上分析顯然可以看出，如果直接用變形量入01來(lái)控制P0是最可靠的辦法。這在理論上是很多容易說(shuō)得通的，但由于需要特殊的測(cè)量裝置，實(shí)際操作起來(lái)非常麻煩，何況有些螺釘根木無(wú)法測(cè)量伸長(zhǎng)量。故盡管這種裝配方法精度很高，但實(shí)際使用的地方并不多。基本以上緊固力的分析，螺紋緊固件的裝配有幾種不同的方法。2、常見(jiàn)的螺紋緊固件裝配方法FI前常見(jiàn)的螺紋緊固件裝配方法有以下四種：(1)單純扭矩法(2)彈性區(qū)域的扭炬+轉(zhuǎn)角法(3)屈服(塑性)區(qū)域的扭矩+轉(zhuǎn)角法(4)伸長(zhǎng)量測(cè)

6、量法以上四種螺紋緊固件裝配方法的緊固效杲見(jiàn)表lo2?1、單純的扭矩法利用擰緊試驗(yàn)的結(jié)果(特別是緊固件一轉(zhuǎn)角川I線(xiàn)、扭矩一轉(zhuǎn)角曲線(xiàn)和伸長(zhǎng)量—緊固力曲線(xiàn))就可以很方便地制訂擰緊工藝。單純扭矩法比較簡(jiǎn)單，首先出設(shè)計(jì)人員確定螺紋緊固件所需的緊固力P0,然后根據(jù)該緊固力P0在緊固力一轉(zhuǎn)角曲線(xiàn)上找出相應(yīng)的轉(zhuǎn)角?TOT,最后根據(jù)T在扭矩一轉(zhuǎn)角曲線(xiàn)上找出與aTO對(duì)應(yīng)的扭矩M,此扭矩M即為裝配扭矩(圖1)。2.2、扭炬+轉(zhuǎn)角法扭矩+轉(zhuǎn)角法裝配工藝的確定則要比單純矩法復(fù)雜些：首先根據(jù)設(shè)計(jì)所需的緊固力在擰緊試驗(yàn)做出的拉力一轉(zhuǎn)角曲線(xiàn)上找出對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角aTO

7、T；在扭矩一轉(zhuǎn)角曲線(xiàn)上找出與預(yù)扭矩相應(yīng)a實(shí)際裝配的有效轉(zhuǎn)角aEFF=aTOT-aE裝配時(shí)，先將螺紋緊固件按預(yù)扭矩al擰緊，然后轉(zhuǎn)動(dòng)aEFF角度。彈性區(qū)域扭矩+轉(zhuǎn)角法與屈服區(qū)域扭矩+轉(zhuǎn)角法的區(qū)別是前者的緊固力設(shè)計(jì)在螺紋緊同件拉伸曲線(xiàn)的彈性區(qū)，而后者則將緊同力設(shè)計(jì)在屈服區(qū)。但兩種方法的裝配效果和對(duì)螺紋緊固件及裝配設(shè)備的要求是不同的。表2是兩種裝配方法的優(yōu)缺點(diǎn)比較。表3是某螺栓兩種方法的緊固力及統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果。從表3可看出在屈服區(qū)螺栓的緊固力非常。僅為均值的3.0%。而彈性區(qū)域的緊固力則較分散，其3。/Mean二15.3%。因此屈服區(qū)域扭

8、矩+轉(zhuǎn)角法的裝配精度要比彈性區(qū)域扭矩+轉(zhuǎn)角法高。2.3、伸長(zhǎng)屋測(cè)量法這是一種根據(jù)P0二cl入02,直接利用螺紋緊固件的伸長(zhǎng)來(lái)控制緊固力的方法。因而其裝固件的伸長(zhǎng)來(lái)控制緊固力的方法。因而其裝配精度極高，裝配時(shí)的緊固力完全符合設(shè)計(jì)的預(yù)計(jì)力。由于測(cè)量螺紋