螺纹联接原理及力矩管理

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1、力矩紧固及管理方法力矩紧固及管理方法螺纹联接原理工具简介AF1力矩管理体系螺纹联接：利用螺纹零件构成可拆式联接螺栓联接双头螺柱联接螺钉联接紧定螺钉联接螺纹联接原理使用联接是为了便于机器的制造、安装、运输、维修以及提高劳动生 产率，常见的可拆式联接有螺纹联接、键联接及销联接等一、螺纹的基本知识一、螺纹的基本知识把一锐角为的直角三角形绕到一直径为d的圆柱体上，绕 时底边与圆柱底边重合，则斜边就在圆柱体上形成一条空间螺 旋线。如用一个平面图形K（如三角形）沿螺旋线运动并使K平面 始终通过圆柱体轴线YY-这样就构成了三角形螺纹。同样改变 平面图形K，同样可得到矩形、梯形、锯齿形、圆弧形（管螺 纹） 螺

2、纹又分为米制和英制两类。螺纹的形成：螺纹的基本知识螺纹的基本知识螺纹联接原理（1）大径d ：与外螺纹牙顶(或内螺纹牙底)相重合的假想圆柱体的直径。在标准中定 为公称直径。 （2）小径d1 ：与外螺纹牙底(或内螺纹牙顶)相重合的假想圆柱体的直径。 （3）中径d2 ：一个假想圆柱的直径，该圆柱的母线上牙型沟槽和凸起宽度相等。是 确定螺纹几何参数和配合性质的直径。（4）螺距P ：相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。 （5）导程S ：S = nP ，同一条螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距 离。螺纹的主要几何参数 ：（6）螺纹升角 ：中径d2圆柱上，螺旋线的切 线与垂直于螺纹轴线的平面

3、的夹角。（7）牙型角 ：轴向截面内螺纹牙型相邻两侧 边的夹角。牙型侧边与螺纹轴线的垂线间的夹 角。 （8）接触高度 h ：内外螺纹旋合后，接触面的 径向高度。螺纹的基本知识螺纹的基本知识螺纹联接原理螺纹的表示方法 ：粗牙普通螺纹：用字母“M”及“公称直径”表示，如M24；细牙普通螺纹：用字母“M”及“公称直径螺距”表示，如M241.5 ；当螺纹左旋时，在螺纹代号之后加“左”字，如M241.5 左；螺纹的基本知识螺纹的基本知识螺纹联接原理螺纹联接的预紧预紧力：大多数螺纹联接在装配时都需要拧紧，使之在承受工作载荷之前 ，预先受到力的作用，这个预加作用力称为预紧力 。预紧的目的：增强联接的可靠性和紧

4、密性，以防止受载后被联接件间出现 缝隙或发生相对移动。 预紧力的确定原则：拧紧后螺纹联接件的预紧应力不得超过其材料的屈服 极限s的80% 对于一般联接用的钢制螺栓联接的预紧力Qp ，可以按下列关系确定碳素钢螺栓：Qp(0.60.7) s A1 合金钢螺栓：Qp (0.50.6) s A1装配时预紧力的大小通常是通过拧紧力矩来控制的二、螺纹的受力分析二、螺纹的受力分析螺纹联接原理螺旋副中的受力情况预紧力预紧力夹紧力夹紧力摩擦力摩擦力这是我们需 要控制的！拧紧力矩T螺纹的受力分析螺纹的受力分析螺纹联接原理预紧力和拧紧力矩之间的关系拧紧力矩T螺母端面和支承面之 间的摩擦阻力矩T1螺旋副间的摩 擦阻力

5、矩T2一般K=0.10.3 对于M10M64粗牙普通螺纹的钢制螺栓,将其标准 参数代入，经简化后得K 0.2 T 0.2Qpd系数化：T=K*d*Qp螺纹的受力分析螺纹的受力分析螺纹联接原理50 %10 %40 %支撑面力矩轴向力矩螺纹面力矩拧紧力矩的构成拧紧力矩T螺纹面力矩 系数K1轴向力矩 系数K3支撑面力矩 系数K2螺纹的受力分析螺纹的受力分析螺纹联接原理-扭矩法拧紧力矩高摩擦力低摩擦力普通夹紧力夹紧力摩擦系数润滑后的螺栓坏螺纹普通当拧紧力矩一定时夹紧力随摩擦系数的增大而减小；三、螺纹联接力矩控制方法三、螺纹联接力矩控制方法扭矩法就是在拧紧时，当拧紧力矩达到规定力矩时拧紧过程就停止。螺纹

6、联接原理预紧力抗拉强度极 限屈服强度极限转角 0弹性区域塑性区域-扭矩转角法在弹性区内，若螺栓参数恒定，预紧力仅与螺栓伸长量有关，而伸长量与转角成正比螺纹联接力矩控制方法螺纹联接力矩控制方法扭矩转角法：在拧紧达到贴合点后，再转动螺纹件到规定的角度。螺纹联接原理-屈服极限法预紧力抗拉强度极 限屈服强度极限转角 0弹性区域塑性区域当拧紧力矩达到螺栓的屈服极限时，转角对力矩的微分为0；螺纹联接力矩控制方法螺纹联接力矩控制方法屈服极限法就是利用数字电路对扭矩、转角进行微分计算，当微分为零 时设备停止拧紧。螺纹联接原理硬联接720 度 (ISO 5393)扭矩角度 贴合点N.m 720 度0四、硬联接与

7、软联接四、硬联接与软联接螺纹联接原理目标均值偏差扭矩角度过扭贴合点硬联接软联接0硬联接与软联接硬联接与软联接螺纹联接原理动态测试 ：装配的同时用在线式扭矩传感器测量静态测试 ：装配后用扭矩扳手测量硬联接与软联接硬联接与软联接螺纹联接原理装配 手测 (动态) (静态)100.2 88 100.5 84 100.7 92 100.3 86 100.4 90 100.8 88 100.5 86 100.2 85 100.2 84 100.4 84 平均值 100.42 86.7 硬联接装配 手测(动态) (静态)102.6 112 102.6 110 101.4 111 101.2 110 102.

8、4 113 100.9 109 102.1 110 102.4 111 101.0 113 101.8 112 平均值 101.84 111.1 软联接原因:克服静态摩擦力原因:扭矩衰减注：拧紧工具设定值：100N.m静态手测的力 矩比拧紧工具 的实际装配力 矩大10左 右静态手测的力 矩比拧紧工具 的实际装配力 矩小15左 右硬联接与软联接硬联接与软联接螺纹联接原理 60-70% 60-70%的金属衰减发生在的金属衰减发生在0.30.3秒以内秒以内时间衰减衰减断气断气扭矩0硬联接与软联接硬联接与软联接螺纹联接原理拧紧时间与力矩关系ACC发动机变速箱支承与车身紧固工具型号 EP10XSHR13

9、/C工艺力矩范围 58.868.6N.m设定值 63.7N.m硬联接与软联接硬联接与软联接螺纹联接原理发动机前支架（铝质）螺栓紧固工具型号 EP10XSHR13/C工艺力矩范围 58.868.6N.m设定值 63.7N.m拧紧时间与力矩关系硬联接与软联接硬联接与软联接螺纹联接原理前束杆与转向节连接紧固工具型号 EP8XSHR10工艺力矩范围 39-47N.m设定值 43.1N.m拧紧时间与力矩关系硬联接与软联接硬联接与软联接螺纹联接原理螺纹联接升角满足自锁条件 三角形螺纹当量摩擦角 螺纹升角摩擦角重力推力支撑力摩擦力螺纹联接自锁性五、螺纹联接返松分析五、螺纹联接返松分析螺纹联接原理n螺纹联接由

10、于其良好的自锁性，在静载荷作用下不 会自行松脱n在冲击、振动或变载荷的作用下，会使螺纹副间的 正压力突然减小，导致摩擦力减小，螺母回旋，产 生返松现象螺纹联接返松原因防松原理概括成一句话，即消除（或限制）螺纹副之间 的相对运动，或增大相对运动的难度。 螺纹联接返松分析螺纹联接返松分析螺纹联接原理螺纹联接防返松方法1）摩擦防松 双螺母、弹簧垫圈、尼龙垫圈、 自锁螺母等 螺纹联接返松分析螺纹联接返松分析螺纹联接原理2）机械防松：开槽螺母与开口销，圆螺母与止动垫圈，轴用带翅垫片，止动垫片，串联钢丝等螺纹联接防返松方法螺纹联接返松分析螺纹联接返松分析螺纹联接原理螺纹联接防返松方法3）永久防松：端铆、冲

11、点、点焊4）化学防松粘合 螺纹联接返松分析螺纹联接返松分析螺纹联接原理螺纹联接防返松实例应用自锁螺母弹簧垫圈锁止销螺母凿凹厌氧胶螺纹联接返松分析螺纹联接返松分析螺纹联接原理预紧力预紧力剪切力剪切力造成返松情况之一摩擦力降低/消失螺栓杆变形夹紧力 夹紧力螺纹联接返松剪切力 作用产生 位移残余预 应力零件不 接触螺纹 升角螺纹联接返松分析螺纹联接返松分析螺纹联接原理压缩空气驱动气动马达，马达转矩传递给缸体，缸体内油压瞬间上升而得到的脉冲作 用于缸体内的驱动叶片上并驱动缸体，从而带动主轴转动进行拧紧；供气部分气动部分脉冲部分1.油压脉冲风扳构造使用前需 先预热一、常用风动工具一、常用风动工具工具简介

12、类 别特 性型号图 示EP6XSHR42 EP8XHR10 EP10XSHR13 EP12XSHR13EP5PTS12 HR42EP6PTS20 HR42常用风动工具常用风动工具工具简介压缩空气驱动气动马达，马达转矩通过齿轮组减速，再经由一离合器驱动主轴转动 进行拧紧，当连接件上的扭矩通过主轴反馈达到离合器预设值，离合器开始打滑， 拧紧完成；消声器转角齿轮齿轮离合器气动马达断气 阀压杆弯头断气式风扳打滑离合式风扳2.打滑离合式风扳构造离合器气动部分离合器传动部分供气部分常用风动工具常用风动工具工具简介非断气式适用力矩范围：0.490转速较低2001000转/分，其它同上类 别特 性型号图 示T

13、WISTHR16 TWISTHR05 TWIST22打滑离合式LUF34HR16 LUF34HR08 LUM22HR12LUM25PR07-P LUM25PR07-P US-LT31PB-23LTV28R28-10 LTV27SR006-10常用风动工具常用风动工具工具简介由充电池驱动电动马达，马达转矩通过行星齿轮减速，再经由离合器驱动主轴转动 进行拧紧，或者通过驱动液压缸及其叶片带动主轴转动进行拧紧；电池枪构造二、常用电池枪二、常用电池枪工具简介类 别特 性型号图 示常用电池枪常用电池枪PES9.6TEPA6工具简介三、常用电动（电子）工具三、常用电动（电子）工具工具简介电动扳手的组成：控制

14、箱电缆拧紧轴侍服电机：直流无刷 、交流侍服减速齿轮箱输出轴扭矩传感器：应 变片式角度传感器：光 栅式、脉冲式电动工具：无源电动工具：利用蓄电池驱动有源电动工具：利用电缆导电驱动电动扳手系统的功能：、可实现5000组或无限量拧紧数据储存、角度监控精度极高，达到1度、扭矩监控精度很高，达到1%，Cp值达到1.33以上、可实现多种扭矩控制方法： 扭矩法 扭矩转角法 扭矩控制角度监控法 扭矩或角度法 角度控制扭矩监控法 屈服极限法常用电动（电子）工具常用电动（电子）工具工具简介电动工具在AF1 分布手持式弯头拧紧枪共13套常用电动（电子）工具常用电动（电子）工具工具简介共22套电动工具在AF1 分布拧

15、紧轴常用电动（电子）工具常用电动（电子）工具工具简介工具选型参考对于小力矩紧固油压脉冲断气式工具扭力扳手构造本体1本体2肘节滚轮手柄rFT扭矩 T=Fr四、常用扭矩检测工具四、常用扭矩检测工具工具简介类别图示型号类别图示型号常用扭矩检测工具常用扭矩检测工具工具简介1.常用拧紧工具使用过程中可能存在的问题：1、拧紧时间过短可能原因:对标准不了解、噪音、扭手、工时等主要表现：收枪过早不同材料的连接（软硬联接）对紧固时间的要求也有区别。3、电池枪力矩不符（PES9.6T)可能原因:员工未注意时旋动了力矩设定环主要表现:电池枪上的力矩设定环被旋动2、持枪姿势不正确可能原因:紧固位置限制、操作不规范主要

16、表现：持枪不能垂直工具简介五、工具使用过程中的问题五、工具使用过程中的问题2.扭矩检测工具使用过程中可能存在的问题：1、倾斜扳手手柄使用扭力扳手时.切勿倾斜扳手手柄,倾斜扳手手柄易导致 扭力偏差甚至损坏紧固件。按照国家标准仪器操作规范， 其垂直度偏差左右不应超 過10度.其水平方向上下偏差不应超過3度2、用力过大、速度过快拧紧紧固件,请注意均匀平随着阻力的不断增加,旋力的速度相应放缓切勿在 达到欲置扭力后继续旋力,当听到“咔嗒”声响后立即停止旋力以确保精度, 延长使用寿命。继续旋力,除了会对扳手本身造成严重损害外,还会使得扭力大大超过设定的 扭力值。3、连续两次检测会使得扭力大大超过设定的扭力值。