螺栓拧紧实验

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1、螺纹紧固件的拧紧试验螺纹紧固件的拧紧试验通过对螺纹紧固件的紧固力分析，介绍了四种螺纹紧固件的装配方法和拧紧试验原理。同时对四种装配方法进行深入的讨论，利用试验结果论证不同装配方法产生的预紧效果与装配精度。比外还列举了螺纹紧同件的失效分析案例，进一步阐述螺纹紧固件拧紧试验的重要性。螺纹紧固件是机械产品中最常见的连接件，螺栓和螺母则是螺纹紧固件屮用途最广的零件。螺纹紧同件的结构大都不很复杂，制造和装配看起来似乎也无惊人之处。但无数的质量事故不断提醒人们不可小觑貌似简单的螺纹紧固件。制造和装配是螺纹紧固件影响其质量的两大关键，从某种意义

2、上讲装配质量对螺纹紧固件的影响甚至人于其制造质量的影响。随着对机械零件小型化和对连接耍求的提高，装配质量越來越引起人们的关注。如何使螺纹紧固件的实际紧固力精确或较精确地接近理论紧固件（即紧固件效果）是人们最为关心和研究最多的课题。1、螺纹紧固件的紧固力螺纹紧固件的紧固力P0一般是通过控制扭矩M来实现的，这是基于P0与MZ间存在以下关系：显然，用力矩M来控制P0是很不精确的。因为在这两者的关系小包含着一个变化很人且难精确确定的摩擦系数f。它受螺纹表面及座面粗糙度、润滑剂、拧紧速度、拧紧工具、反复拧紧时的温度变化等诸多不定因索的影响，

3、这就使真正的紧固件力很分散，波动极限约为±40%。分析各种螺纹紧固件损坏原因，发现设计止确，工艺及材料合格的产品，人都是由于螺纹松动所致。松动是由于各种外力作用下实际紧固件的紧固力显得不足（尽管扭力扳手己保证了理论紧固力）或螺纹紧固件与被连接件之间产生相对滑动而引起的。也就是说，由于用单纯扭距法进行机械零件的连接的实际力与理论紧固力的不一致性，影响了螺纹紧固件的紧固效杲。因此，这种凭扭矩进行装配的方法用于一般机械零件的连接尚可，若用在随高交变应力的机械连接上则很可能出问题。显然，精确控制紧固力是提高螺纹紧固件紧固效果的最好方法。而

4、拧紧试验是制订确的拧紧工艺（即拧紧工艺优化）和实现精确控制紧固力的重要手段和前提。若设cl、c2分别为螺纹紧固件和被连接件的刚度，X01为螺纹紧固件紧固时的伸长量，入02为被连接紧固件的压缩量，P0为螺纹紧固件在屈服附近的紧固件，则有P0二clX01=c2入02螺母（或螺纹紧固件）的轴向位移量应为入01+入02,则螺母（或螺纹紧固件）的旋转角式屮S—螺纹的螺距因为入01、X02、s均是变化不大的比较确定的值，因此0亦为确定值。由于cl、c2的变化也不大，故控制了螺母(或螺纹紧固件)的旋转角就可保证实际紧固力与理论紧固力的一致性。由

5、于在屈服区域附近的P0变化相对小，故屈服区域扭矩+转角法比单纯扭矩法的分散度小。通过以上分析显然可以看出，如果直接用变形量入01来控制P0是最可靠的办法。这在理论上是很多容易说得通的，但由于需要特殊的测量装置，实际操作起来非常麻烦，何况有些螺钉根木无法测量伸长量。故尽管这种装配方法精度很高，但实际使用的地方并不多。基本以上紧固力的分析，螺纹紧固件的装配有几种不同的方法。2、常见的螺纹紧固件装配方法FI前常见的螺纹紧固件装配方法有以下四种：(1)单纯扭矩法(2)弹性区域的扭炬+转角法(3)屈服(塑性)区域的扭矩+转角法(4)伸长量测

6、量法以上四种螺纹紧固件装配方法的紧固效杲见表lo2・1、单纯的扭矩法利用拧紧试验的结果(特别是紧固件一转角川I线、扭矩一转角曲线和伸长量—紧固力曲线)就可以很方便地制订拧紧工艺。单纯扭矩法比较简单，首先出设计人员确定螺纹紧固件所需的紧固力P0,然后根据该紧固力P0在紧固力一转角曲线上找出相应的转角«TOT,最后根据T在扭矩一转角曲线上找出与aTO对应的扭矩M,此扭矩M即为装配扭矩(图1)。2.2、扭炬+转角法扭矩+转角法装配工艺的确定则要比单纯矩法复杂些：首先根据设计所需的紧固力在拧紧试验做出的拉力一转角曲线上找出对应的转角aTO

7、T；在扭矩一转角曲线上找出与预扭矩相应a实际装配的有效转角aEFF=aTOT-aE装配时，先将螺纹紧固件按预扭矩al拧紧，然后转动aEFF角度。弹性区域扭矩+转角法与屈服区域扭矩+转角法的区别是前者的紧固力设计在螺纹紧同件拉伸曲线的弹性区，而后者则将紧同力设计在屈服区。但两种方法的装配效果和对螺纹紧固件及装配设备的要求是不同的。表2是两种装配方法的优缺点比较。表3是某螺栓两种方法的紧固力及统计分析结果。从表3可看出在屈服区螺栓的紧固力非常。仅为均值的3.0%。而弹性区域的紧固力则较分散，其3。/Mean二15.3%。因此屈服区域扭

8、矩+转角法的装配精度要比弹性区域扭矩+转角法高。2.3、伸长屋测量法这是一种根据P0二cl入02,直接利用螺纹紧固件的伸长来控制紧固力的方法。因而其装固件的伸长来控制紧固力的方法。因而其装配精度极高，装配时的紧固力完全符合设计的预计力。由于测量螺纹