螺紋緊固件的安裝控制方法

螺紋緊固件的安裝控制方法“緊固件的實(shí)際安裝過(guò)程中，通常使用哪些方法對(duì)螺紋緊固件進(jìn)行安裝呢？本文主要介紹扭矩控制法、扭矩-轉(zhuǎn)角控制法、扭矩斜率法，趕快跟小萬(wàn)一起了解他們各自的特點(diǎn)和原理吧?！币弧⒂绊懪?拉關(guān)系的因素螺紋緊固件在擰緊過(guò)程中，其扭矩-夾緊力的轉(zhuǎn)化率主要受預(yù)緊力、緊固扭矩、摩擦系數(shù)以及轉(zhuǎn)角的影響。影響扭矩-夾緊力關(guān)系的主要因素有扭矩、夾緊力、摩擦系數(shù)以及轉(zhuǎn)角等方面。預(yù)緊力（Ff）：在連接中，受到工作載荷之前，為了增強(qiáng)連接的可靠性和緊密性，以防止受到載荷后連接件間出現(xiàn)縫隙或者相對(duì)滑移而預(yù)先加的力，其單位牛（N）；螺栓預(yù)緊力則是指在擰螺栓過(guò)程中擰緊力矩作用下的螺栓與被聯(lián)接件之間產(chǎn)生的沿螺栓軸心線方向的預(yù)緊力。其預(yù)緊力的大小受螺栓的擰緊力矩、螺栓與螺母之間的摩擦力、螺母與被聯(lián)接件之間摩擦力的影響等。緊固扭矩（Tf）緊固扭矩是指為達(dá)到初始預(yù)緊力，擰緊螺栓或螺母所需要的力矩，單位為N.m。扭矩系數(shù)K則反映了扭矩與初始預(yù)緊力的關(guān)系，不僅取決于摩擦面的摩擦系數(shù)，還取決于螺紋連接副的幾何狀況。d—螺紋公稱(chēng)直徑d2—螺紋中徑P—螺距a'—螺紋牙側(cè)角Dw—計(jì)算摩擦扭矩的支撐面等效直徑uw—支撐面摩擦系數(shù)us—螺紋結(jié)合面面摩擦系數(shù)螺紋牙側(cè)角：螺紋一側(cè)與螺紋橫截面的夾角預(yù)緊力、緊固扭矩和扭矩系數(shù)的關(guān)系可以表示為：摩擦系數(shù)（U）:在螺紋緊固件連接副中摩擦系數(shù)是指發(fā)生在螺栓頭部支撐面、螺紋結(jié)合面等所消耗的扭矩系數(shù)；轉(zhuǎn)角（A）：基于一定的扭矩作用下，使螺栓再產(chǎn)生一定的軸向伸長(zhǎng)量或連接件被壓縮而需要轉(zhuǎn)過(guò)的螺紋角度。二、螺紋緊固件的安裝控制方法工作性能優(yōu)良的鎖緊螺母，對(duì)螺栓公差應(yīng)具備良好的適應(yīng)性。扭矩控制法扭矩法是利用扭矩值和預(yù)緊力的線性關(guān)系進(jìn)行控制的方法。扭矩法的目標(biāo)值是一個(gè)確定好的緊固扭矩，即為下圖中的TfA。當(dāng)達(dá)到這一設(shè)定的控制扭矩時(shí)，則立即停止擰緊的控制方法。下圖反映了緊固扭矩與預(yù)緊力的關(guān)系，可見(jiàn)下圖。—Ti**—仏 Tihk扭矩法主要用在彈性區(qū)。由下方軸力-應(yīng)變曲線圖可以看出，在彈性區(qū)，緊固軸力與應(yīng)變呈線性關(guān)系，而在塑性區(qū)因預(yù)緊力離散度大的特點(diǎn)，緊固軸力與應(yīng)變呈曲線特征。扭矩法的主要特點(diǎn)是利用二者的線性關(guān)系對(duì)緊固扭矩進(jìn)行控制，故其主要用在彈性區(qū)。

冊(cè)厳曩閱釉力冊(cè)厳曩閱釉力扭矩法優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：只對(duì)緊固力矩Tf做控制，操作簡(jiǎn)便，易于用扭矩傳感器或高精度扭矩扳手來(lái)檢查擰緊質(zhì)量。缺點(diǎn)：?所獲得的預(yù)緊力不精確，即使對(duì)相同的產(chǎn)品施加相同的擰緊力矩，其預(yù)緊力的偏差也可能高達(dá)±25%，主要是由于緊固扭矩約有90%左右被螺紋和支撐面的摩擦所消耗，初始預(yù)緊力的離散度則隨著擰緊時(shí)摩擦損耗等因素的控制程度而發(fā)生變化，因而離散度較大。?因?yàn)樵趶椥詤^(qū)使用，該方法不能充分利用材料的潛力。扭矩-轉(zhuǎn)角控制法轉(zhuǎn)角法是將螺栓與螺母的相對(duì)回轉(zhuǎn)角度作為指標(biāo)進(jìn)行初始預(yù)緊力的控制方法，可在彈性區(qū)和塑性區(qū)使用。轉(zhuǎn)角法的目標(biāo)值是一個(gè)規(guī)定的緊固轉(zhuǎn)角。一般情況下，此方法是先施加一個(gè)不大的扭矩后再用轉(zhuǎn)角法控制。精度可控制在土15%。ef—Ff曲線斜率急劇變化時(shí)，隨著轉(zhuǎn)角的設(shè)定誤差，預(yù)緊力的離散度變大。在被連接件和螺栓的剛性較高的場(chǎng)合，對(duì)彈性區(qū)的緊固不利；對(duì)塑性區(qū)的緊固，初始預(yù)緊力的離散主要取決于緊固時(shí)螺栓的屈服點(diǎn)，轉(zhuǎn)角誤差對(duì)其影響不大，故具有可最大限度地利用螺栓強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)（可獲得較高的預(yù)緊力）。但由于螺栓的螺紋部分及桿部發(fā)生塑性變形，對(duì)螺栓塑性差的及螺栓反復(fù)使用的場(chǎng)合應(yīng)考慮其適用性。對(duì)預(yù)緊力過(guò)大，會(huì)使被連接件受損的情況，則必須對(duì)螺栓的屈服點(diǎn)及抗拉強(qiáng)度的上限值進(jìn)行規(guī)定。緊固轉(zhuǎn)角與預(yù)緊力的關(guān)系如下圖：

扭矩-轉(zhuǎn)角控制法的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：可最大限度地利用螺栓強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)，獲得較高的預(yù)緊力。缺點(diǎn)：控制系統(tǒng)較復(fù)雜，要測(cè)量扭矩和轉(zhuǎn)角兩個(gè)參數(shù)。扭矩斜率法（屈服點(diǎn)控制法）扭矩斜率法是以9f—Ff曲線（圖4）中的扭矩斜率（dTf/d9f）值的變化作為指標(biāo)進(jìn)行初始預(yù)緊力的控制方法。精度可控制在±8%。該方法一般在初始預(yù)緊力離散小且可最大限度的利用螺栓強(qiáng)度的情況下使用。由于該方法對(duì)初始預(yù)緊力的控制與塑性區(qū)的轉(zhuǎn)角法相同，所以，需要對(duì)螺栓的屈服點(diǎn)進(jìn)行嚴(yán)格控制。扭矩率控制法原理是當(dāng)螺栓變形處于彈性變形階段時(shí)，其扭矩率基本保持不變，當(dāng)螺栓發(fā)生塑性變形后，其扭矩率明顯下降，當(dāng)扭矩率下降到一定程度（螺栓屈服）時(shí)，停止擰緊。緊固轉(zhuǎn)角相對(duì)應(yīng)的預(yù)緊力及緊固扭矩如下圖：￡闌斜甲￡闌斜甲龍扭矩斜率法的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：擰緊精度非常高，預(yù)緊力誤差可以控制在±8%以內(nèi)；但其精度主要取決于螺栓本身的屈服強(qiáng)度。缺點(diǎn)：擰緊過(guò)程需要對(duì)扭矩和轉(zhuǎn)角曲線的斜率進(jìn)行動(dòng)態(tài)的、連續(xù)的計(jì)算和判斷，控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、運(yùn)算速度等都有較高的要求。對(duì)于預(yù)緊力的測(cè)算為計(jì)算連接副中螺栓的預(yù)緊力，目前也有直接對(duì)螺栓預(yù)緊力進(jìn)行測(cè)量的設(shè)備。在測(cè)試系統(tǒng)中，螺栓預(yù)緊力可以采用超聲波直接實(shí)時(shí)測(cè)量。其主要利用超聲波橫波、縱波聲時(shí)與溫度和螺栓軸力變