摩擦系数对螺栓装配质量的影响分析.pdf

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1、◇科技论坛◇科技圈向导2014年15期摩擦系数对螺栓装配质量的影响分析韦耀华黄荷(上汽通用五菱汽车股份有限公司广西柳州545007)【摘要】针对目前摩擦系数散差大，预紧力难以控制的问题。通过对控制与不控制摩擦系数的螺栓进行了拧紧试验，实验结果表明控制摩擦系数可以明显降低摩擦系数的散差．提高螺栓装配质量，此外相同规格螺栓，控制摩擦系数可以显著接近理论需要的紧固屈服轴向力。【关键词】螺纹连接；摩擦系数；扭矩系数；轴向预紧力O．前言2．1实验材料螺纹联接作为应用最广泛的联接方式之一，其联接质量直接影响实验选取了lO

2、O颗螺栓和lOO颗螺母(控制摩擦系数和不控制摩着产品的装配质量及可靠性要提高螺纹联接件的疲劳寿命和可靠擦系数的螺栓、螺母各50颗)，另外选择的垫片材料为45#钢，其厚度性．提高螺纹联接的质量．关键在于合理的控制预紧力大小。目前的装为3mm，其余尺寸如图1-1。配工艺上．最经济可行的方法是通过控制扭矩来间接实现对轴向夹紧力的控制预紧力的大小是保证联接质量的重要因素．螺栓的拧紧过程是一个克服摩擦的过程．在这一过程中存在螺纹副的摩擦及端面摩擦。图1—1垫块尺寸本文先是通过一定的理论分析定性的得出摩擦系数对装配质量具

3、体的材料信息如下表2-1。的影响．并加以试验研究．定量的确定摩擦系数对其影响程度的大小。表2—1实验材料这一研究结果利于工程实践中更好的控制预紧力．提高螺栓联接的可靠性。1．理论分析在螺栓装配的过程中．影响装配扭矩的因素很多。不仅是螺纹的材料、螺纹表面的粗糙度、润滑情况、装配速度、螺纹的直径大小等对装配扭矩有较大的影响：而且螺纹副之间的摩擦系数对装配扭矩的大小起到关键的作用螺纹联接的原理是依照界定的预紧力将被连接部件贴合在一起而设计的。国家标准GB／T16823．2—1997(螺纹紧固件紧固通则》中明确指出以

4、下公式：2．2实验方法T=KFdK=寺ra+／4O,)(1)本次实验的设计思路是分别对控制摩擦系数和不控制摩擦系数(2)的螺栓进行相同的实验．通过两者的对比得出摩擦系数对螺栓装配质式中：T一拧紧扭矩；K一扭矩系数；F一预紧力；P一螺距；一支承量的影响程度。因此，实验分两组进行，两组实验过程中除了是否控制面摩擦系数；一螺纹牙侧角；～螺纹摩擦系数；d『_-螺纹中径；D一摩擦系数不同外，其它的所用条件(实验环境、实验设备、实验人员等)支承面摩擦的有效直径均保证一致。由公式(1)可知．扭矩系数K是拧紧扭矩转化成预紧力

5、的中间本实验采用的设备是德国Schatz公司研制的多功能螺栓紧固分系数，它的数值直接影响着预紧力的大小。由公式(2)中可知，扭矩析系统．该系统可以测量出螺栓拧紧过程中的夹紧力、总扭矩和螺纹系数K是由螺纹常数和摩擦系数f支承面摩擦系数和螺纹间摩擦系副上的扭矩．并对夹紧力和扭矩的关系精确实时的反映，这样我们可以数)共同决定的：另外．此公式清楚显示如果是螺丝的扭矩固定，而通过扭矩和夹紧力曲线可以算出扭矩系数．图1—2为实验所得扭矩一夹摩擦系数的平均偏差很高．那么顶紧力的波动就会很大，这种情况紧力实验数据图是不被接受

6、的因为如果摩擦系数太低，在其它因素保持保证不变的情况下．对应的扭矩系数K会-／~4：1'．那么同样大小的扭矩转化成的轴向预紧力就会越大．很可能造成螺栓损伤；反之，产生的轴向预紧力就会很小．大部分用来克服摩擦力．这样就很有可能达不到最小锁紧力．螺纹连接就存在松脱的危险。基于以上这种情况，设计工程师往往会要求一个稳定的摩擦系数(可计算性1．及尽可能低的摩擦系数的平均变量(安全装配需要)为了满足这些要求，故常要求在螺栓表面涂封闭剂．以控制摩擦系数．使摩擦系数稳定在严格规定的平均偏差范围图1—2多功能螺栓紧固分析系统

7、数据输出图片从以上的理论分析中．我们_口『以得出摩擦系数对螺纹紧固件的首先．选取控制摩擦系数的螺栓及螺母一对，45#钢电泳垫板一块。装配质量有着很大的影响．它的研究对保证螺栓联接可靠性非常重将螺栓(螺杆端朝上)固定．将45#钢孔板的1号孔套入螺杆．将螺母在要。扭紧装置中夹紧并调整其空间定位．使螺母下端面与孔板发生接触。启2．试验研究动仪器．螺母跟随扭紧装置旋转向下．扭紧装置对螺母施加线性增加的通过前面的理论分析．我们定性的得出了摩擦系数的不同引起了扭矩．仪器自动记录螺栓预紧力随着扭矩增加而变化的曲线。记录实验

8、扭矩系数的差异．进而造成了总扭矩转化成的轴向夹紧力大小不同．编号．接着换一对螺纹紧固件．用孑L板上的2号孔装配．重复上述实验这一点对螺栓装配质量有着很大的影响。为了定量的分析摩擦系数对过程将该过程继续重复(一共5O次)，每次都新的一对螺栓螺母，每次装配质量的影响程度．设计了如下对比实验。都用孔板上不同的孔来装配每做完一次实验都要记录相应的实验数2512014年15期科技曩向导◇科技论坛◇据记录下来，