控制螺栓联接预紧力的方法

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1、第28卷第7期水利电力机械Vol.28No.72006年7月WATERCONSERVANCY&ELECTRICPOWERMACHINERIJul.2006控制螺栓联接预紧力的方法Themethodsofcontrollingpre-tighteningloadofboltconnections赵曼(中州大学，河南郑州450015)摘要:预紧力的控制已成为螺纹联接的重要问题之一。以科学试验数据和理论分析为依据，对扭矩法和扭角法两种拧紧工艺进行了分析与比较，旨在提高螺纹的联接质量。关键词:螺栓联接;预紧力;疲劳强

2、度;控制中图分类号:TH131.3文献标识码:B文章编号:1006一6446(2006)07一0036一03种误差，最后才能确定要施加的扭矩。0引言“扭矩控制法”的效益分析:螺纹联接采用此法在工业生产中，螺纹联接质量的重要性已引起拧紧时，施加的M与螺栓的F。之间的关系如下式广泛的重视。螺纹联接的质量是保证设备质量及设表示备正常运转的基础。绝大多数螺纹在联接时都要预M二KMFod，紧，目的在于增强联接的刚性和紧密性，以防松及防。M户n=丁厂一;滑。预紧力的适当控制又是确保螺纹联接质量的关入褪键。螺纹联接的预紧力

3、将对螺纹的总载荷、联接的式中KM为拧紧力矩系数。影响KM的因素很多，如临界载荷、抵抗横向载荷的能力和接合面密封能力材质、热处理、摩擦系数等，。它是一个变动大、难控等产生影响。过大或过小的预紧力均是有害的，所制的变量。一般在0.1一0.3之间。如果愉在以，预紧力的大小、准确度都十分重要。0.1一0.3时，预紧力Fo下降为螺栓联接按实际使用状况一般分为一种逻辑、f(FO)=牙一丁二2丁M万=一0，.，/一M丁U.jad两种方法来决定装配工艺。就是怎样才能使螺栓得其误差范围就是到预定的预紧力凡，方法有两种:一种是“

4、扭矩控制f(一▲FO)-法”，这依然是我国目前大多数动力机械制造工厂普-一0.67遍使用的方法;另一种是“扭角控制法”。目前还有可见KM的影响是很大的，即使我们把影响KM一种应用微机处理的“斜率控制法”，由于它的结构的因素(例如材质、热处理、摩擦系数、垫片的粗糙度较复杂，价格昂贵，使用的不多，本文不再赘述。等)控制的很严格，但总是有误差以及由人的因素造1扭矩控制法成的误差值存在。拧紧控制的最终目的是获得准确的预紧力，但“扭矩控制法”是对螺母或螺钉头施加一个力矩是目前采用的控制扭矩法有着明显的缺陷。这种方M，由

5、M经过一系列的摩擦等因素，还有材质变化、法主要是控制扭矩，而扭矩与预紧力之间存在着其热处理误差、人的操作因素等的效益损失后，最后螺他的影响因素，即摩擦。栓得到轴向预紧力Fo，而预紧力正是我们装配时所在VDI(德国工程师协会)紧固件委员会的主持要求的对象。所以，要得到F。的范围就必须考虑各下，经过500次以上的拧紧试验研究，关于摩擦及其收稿日期二2006-04-03作者简介:赵曼(1963一)，女，陕西西安人，中州大学讲师，主要从事工程力学、机械设计面的研究和教学工作。第28卷第7期赵曼:控制螺检联接预紧力的方

6、法对扭矩一预紧力关系的影响，已被测定出来。螺栓拧紧力矩M与螺栓的预紧力F。关系为型号为M10x60DIN931,10.9磷酸锌处理，用ensisM=KMFod，油液润滑;螺母型号为M10DIN934，氧化发黑。不同式中愉为拧紧力矩系数，愉}0.2。由图1看，对摩擦系数下扭矩精度对预紧力精度的影响如表1螺栓施加贴紧扭矩0.2M时，总会产生一个轴向预所示。紧力误差△Fl和一个伸长量△L1误差。再在弹性表1中的结论可能会使人感到意外:施加扭矩区域转一个②I角使螺栓获得一个预紧力，其误差的精度从士10%提高到士3%，

7、仅使预紧力3%的精仍为△F,和△L1。如果转过一个预定的角度中:到度提高2%一3%;所施加扭矩的精度从5%提高到达螺栓的F一△L曲线的塑性区域，这时，虽然螺栓3%，则对预紧力的精度无显著影响。这是由于摩擦伸长量的误差仍为△L1，但是螺栓受到的轴向预紧系数变化所起的作用是主要的。但是，外加扭矩和力的误差却为△F2，即△FZ+OF,。这样，预紧力的摩擦力偏差并不是影响利用各种扳手和动力工具控误差△F:很小，而且F。又提高很多，螺栓联接的效制预紧力的唯一误差。果也就提高了。例如，利用转矩扳手拧紧时，存在着3种误差来

8、实践表明，只有当联接件处于塑性变形范围时，源:第1种来自对于平均摩擦系数的估计;第2种误用这种方法才能得到好的精度。此时，误差是由曲线差是扳手转矩精度;第3种是联接件与被联接件间的水平部分确定，而在陡峭的弹性部分(如图1所示)摩擦系数的变化，这主要由于表面形状的差异，如凹不大的角度误差会对预紧载荷产生较大的影响。凸不平的支承面等。根据国外资料报道，一般采用“扭矩法”时，预紧力F。的误差范围可达士30