拧紧过程的简要分析
参见下图:通常情况下,在螺栓的拧紧过程中,实际转化为螺栓夹紧力的扭矩仅占10%,其余50%用于克服螺栓头下的摩擦力,40%用于克服螺纹副中的摩擦力,这就是“541”规则,主要反映夹紧力与摩擦力之间的关系。但若施加一定的改善措施(如涂抹润滑油)或螺纹副中存有缺陷(如杂质、磕碰等),该比例关系会受到不同影响而改变。
螺栓连接件特性
1. 扭矩控制法
定义:当拧紧扭矩达到某一设定的控制扭矩时,立即停止拧紧的控制方法。优点:控制系统简单、直接,易于用扭矩传感器或高精度扭矩扳手来检查拧紧的质量。
缺点:控制精度不高(预紧力误差±25%左右),也不能充分利用材料的潜力。
2. 扭矩-转角控制法
定义:先把螺栓拧到一个不大的扭矩后,再从此点开始,拧一个规定的转角的控制方法。
优点:螺栓轴向预紧力精度较高(±15%),可以获得较大的轴向预紧力,且数值可集中分布在平均值附近。
缺点:控制系统较复杂,要测量扭矩和转角两个参数;且质检部门也不易找出适当的方法对拧紧结果进行检查。
3. 屈服点控制法
定义:把螺栓拧紧到屈服点后,停止拧紧的一种方法。
优点:拧紧精度非常高,预紧力误差可以控制在±8%以内;但其精度主要取决于螺栓本身的屈服强度。
缺点:拧紧过程需要对扭矩和转角曲线的斜率进行动态的、连续的计算和判断,控制系统的实时性、运算速度等都有较高的要求。