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1、 扭矩与拧紧技术原理 一拧紧的基本概念 拧任何机体均是由多种零件连接即组装起来的而零件的连接有多种 采用螺栓连接就是其中最常用的一种而欲采用螺栓连接就必须应用拧紧 因而这拧紧也就成了装配工作中应用得极为广泛的概念 零件采用螺栓连接的目的就是要使两被连接体紧密贴合并为承受一定的动 载荷还需要两被连接体间具备足够的压紧力以确保被连接零件的可靠连 接和正常工作这样就要求作为连接用的螺栓在拧紧后要具有足够的轴向 预紧力即轴向拉应力然而这些力的施加也都是依靠拧紧来实现的 因而我们很有必要了解一些有关拧紧的基本概念 一螺栓拧紧的基本概念 1拧紧过程中各量的变化 在螺栓拧紧时总体的受力情况是螺栓受拉连接件受
2、压但在拧紧 的整个过程中受力的大小是不同的见图1 屈服 大体上分为下述几个阶段 F T 在开始拧紧时由于螺栓未靠座故压紧力F为零 断 T 但由于存在摩擦力故扭矩T保持在一个较小的数值 裂 当靠座后 Z点 真正的拧紧才开始压紧力F和拧 F 矩T随转角A的增加而迅速上升 A Z 达到屈服点螺栓开始朔性变形转角增加较大而压 图 1 紧力和扭矩却增加较小甚至不变 再继续拧紧力矩T和压紧力F下降直至螺栓产生断裂 2力矩率 力矩率R所表示的是力矩增量T对转角A的比值见图2即 RT A 1 T T T A A A 图 2 图 3 硬性连接的R值高软性连接的R值低R值与螺栓的长度连接中各件之间 的摩擦以及连接
3、件垫圈的弹性有关摩擦系数的变化是影响力矩率的主要 因素此外再加上垫圈密封垫片等引起的弹性变化装配线上同样螺纹 连接之间的力矩率变化可能超过百分之百这样力矩转角的曲线就可能 落在图3斜线中的任何位置 F 0 01 3摩擦与力矩对压紧力的影响 02 从图4中可见同一力矩T值而由于摩擦系 数值的不同压紧力F可能相差很大所 03 以摩擦系数对压紧力F的影响是非常大 04 的这里的摩擦系数主要是指螺纹接触面 05 螺栓与被连接件支撑面间的摩擦系数 T 图 4 装配工作按精度等级分为三类 安全等级 质量等级 客户定义等级 测量拧紧 效果 T 我们能够测量的是扭矩T 张力 剪切力 剪切力 F F F F 抗
4、张力 我们想要得到的是夹紧力F 张力 螺拴与连接件的关系 螺拴和连接的变形 螺栓连接的变形关系 轴向工作载荷的影响 通过螺纹产生夹紧力把连接件夹紧 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 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 夹紧力 10 90 的扭矩被摩擦力消耗 螺纹副中的摩 擦了 40 只有10的扭矩转化为夹紧力 螺栓头下表面的 摩擦力 50 夹紧力与摩擦力的关系 夹紧力与摩擦力的关系 通常的情况 通常的情况 螺栓头下摩擦力 螺纹副中摩擦力 螺栓头下摩擦力 螺纹副中摩擦力 10
5、50 40 10 50 40 在螺栓头支承面下加润滑油 在螺栓头支承面下加润滑油 螺栓头下摩擦力 螺纹副中摩擦力 夹紧力 螺栓头下摩擦力 螺纹副中摩擦力 夹紧力 15 45 40 15 45 40 螺纹副中有缺陷如杂质磕碰等 螺纹副中有缺陷如杂质磕碰等 螺栓头下摩擦力 螺纹副中摩擦力 螺栓头下摩擦力 螺纹副中摩擦力 5 50 45 5 50 45 一定要确保施加的扭矩达到最小需要扭矩 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 施加的扭矩不要超过使用极限 螺栓连接件的特性 施加的扭矩过大会使螺 扭矩夹紧力 栓过度伸长 屈服强度极限 抗拉强度极限 安全余量取决于 拧紧精度 材料等级
