紧固螺纹紧固件的方法
来源：网络 作者：网络转载 2019-10-09 阅读：230
使用螺栓连接的主要问题之一是关于实现精确预加载的精确选择的螺栓拧紧方法。由不精确的拧紧方法引起的预紧力不足是螺栓连接失效的常见原因。设计师必须了解用于拧紧螺栓的主要方法的特征和特征。下面给出了主要螺栓拧紧方法的简要概述。但是请注意,无论使用何种方法拧紧螺栓,都应该预期一定程度的螺栓预载分散。 有六种主要方法用于控制螺纹紧固件的预载荷。特别: 1.扭矩控制拧紧。 2.角度控制拧紧。 3.屈服控制收紧。 4.螺栓拉伸法。 5.加热紧固。 6.使用张力指示方法。 扭矩控制拧紧 控制紧固件拧紧的扭矩是控制预紧力的最常用方法。将螺栓拧紧到给定预载荷所需的额定扭矩可以通过表格确定,或者通过使用扭矩和所得螺栓张力之间的关系进行计算来确定。 当拧紧螺栓时,由于作用在螺纹上的扭矩,由于伸长应变以及扭转应力,柄部承受直接应力。大多数螺栓紧固扭矩表都忽略了扭转应力,并假设螺栓中的某些比例螺栓产生应力的直接应力,通常为75%。对于高摩擦条件,扭转应力的大小可以使得当与直接应力结合时,可以导致相等的应力超过屈服,导致失效。更一致的方法是确定直接应力的大小,当与扭转相结合时,将产生一定比例的产量的等效应力。这种方法常用的比例是90%。 扭矩占主导地位的紧固件(如Nyloc,Cleveloc螺母等)通常用于存在振动松动风险的地方。主要扭矩具有在紧固期间增加螺栓杆中的扭转应力的效果。这会影响紧固扭矩转换为螺栓预紧力,并且在确定此类紧固件的正确扭矩值时应该允许。 通过对上图的研究可以看出,扭矩拧紧的一个基本问题是,因为大部分扭矩用于克服摩擦(通常在施加扭矩的85%和95%之间),摩擦条件的微小变化可能导致螺栓预紧力发生很大变化。通过使用所谓的摩擦稳定剂可以降低这种效果。这些是涂覆在紧固件上以减少摩擦散射的物质。提高方法准确性的其他方法有: 1.不要使用平垫圈; 它们的使用可导致在拧紧过程中从螺母到垫圈,到垫圈到接合面的相对运动。这是改变摩擦半径的效果,因此影响扭矩 - 张力关系。如果由于轴承压力过大,需要更大的支承面,应考虑使用法兰螺母和螺栓。 2.完成测试后确定正确的拧紧扭矩。应变计可以固定在螺栓杆上,并在实际接头上完成拧紧。可以使用螺栓头下方的称重传感器,但是它不像应变计那样精确,因为连接特性已经改变。 3.如果无法通过试验确定实际的紧固扭矩,请使用可获得的最佳信息确定紧固扭矩,例如紧固件精加工,螺母头轴承表面尺寸和主要扭矩特性(如果适用)。(由Bolt Science开发的计算机程序TORQUE可以实现所有这些效果。) 4.确保在装配图上指定了拧紧扭矩值。引用正负5%的容差是良好的做法。更不寻常的是,引用校准的扭矩扳手用于检查安装后的扭矩。用于拧紧螺栓的方法对预载荷散射有很大影响(见下文)。 角度控制拧紧 这种方法,也称为螺母转动方法,是在第二次世界大战后不久指定一定的拧紧角度时引入的手动装配。该方法已经应用于动力扳手,螺栓被拧紧到超出弹性范围的预定角度,并且部分地由于屈服应力公差导致预载荷的小变化。该方法的主要缺点在于必须精确地,并且如果可能的话,实验确定角度; 此外,紧固件只能在失效前维持有限数量的重新应用。 收益率控制收紧 由SPS组织开发的这种方法也以专有名称“联合控制方法”而闻名。通过最小化摩擦及其散射的影响,通过该方法可以实现非常精确的预载荷。该方法源于工匠在扳手上的“感觉”,使他能够以合理的精度检测紧固件的屈服点。利用该方法的电子等效物,使用对被拧紧的螺栓的扭矩梯度敏感的控制系统。快速检测该梯度的斜率变化表明已达到屈服点并停止紧固过程。这是通过在拧紧过程中结合传感器来读取扭矩和角度来实现的。由于旋转角度和扭矩都由控制系统测量, 由于摩擦的影响,该方法仍然导致小程度的预载散射。该方法在拉伸和扭转的组合作用下检测紧固件的屈服点。螺纹摩擦越高,扭转应力越高,对于给定的屈服值,由于较低的直接应力,导致较低的预载荷。 该方法已用于关键应用,例如汽缸盖和连杆螺栓,以便可以实现始终如一的高预载荷(可以允许使用更小的螺栓)。然而,由于使用这种方法所需的工具的成本(装有控制电路的手动扳手的成本比传统的扭矩扳手高出许多倍),因此不太可能广泛采用这种方法。(虽然制造商可能能够投资设备,除非服务人员拥有类似的设备,否则设计师不能依赖于现场维护的高预载。) 螺栓拉伸方法 与拧紧大螺栓有关的问题是需要非常高的紧固扭矩。虽然这可以通过使用液压扭矩扳手(但是扭矩的反应可能是一个问题)可以部分地克服,但是对于直径超过20mm的螺栓来说,液压张紧装置的使用是常见的。该方法使用一个装在螺母上的小型液压油缸,螺栓/螺柱的螺纹部分很好地突出螺母,并连接螺纹拉拔器。来自小型泵的液压油作用在液压油缸上,液压油缸又作用在拉马上。这被传递到螺栓,导致延伸发生。然后借助于由托米杆辅助的整体插座,用手旋转螺母。 控制液压有效地控制螺栓的预载荷。然而,当螺母在负载下弹性变形时,当压力被移除时,确实发生少量的预载减少。除去腐蚀螺栓的螺母可能是这种方法的问题。 热紧固 热紧固利用螺栓的热膨胀特性。螺栓被加热并膨胀:螺母被转位(使用转角方法)并且系统允许冷却。当螺栓试图收缩时,它被夹紧的材料纵向约束并产生预载荷。加热方法包括直接火焰,护套加热线圈和碳阻力元件。该过程很慢,特别是如果要测量螺栓中的应变,因为系统必须在每次测量时返回到环境温度。这不是一种广泛使用的方法,通常仅用于非常大的螺栓。 张力指示方法 此类别包括使用特殊负载指示螺栓,负载指示垫圈以及使用确定紧固件长度变化的方法。有许多方法可以间接测量螺栓张力,这里的讨论并非详尽无遗。 设计了特殊螺栓,可以指示螺栓中的力。一种这样的紧固件是Rotabolt,其通过使用中心测量销来测量螺栓延伸,该中心测量销向下穿过螺栓中的中心钻孔。在测量销的头部下方,保留一个旋转体,该旋转体在非常精确设定的间隙中自由旋转。紧固件弹性伸展,而测量销不会移动,因为它没有负载。随着紧固继续,螺栓将充分拉伸以消除间隙并防止旋转能够旋转。这表示螺栓已正确装载。另一种专利紧固件使用类似的方法。HiBolt使用一个位于螺栓中心的销钉,与Rotabolt一样,除了销钉被螺栓直径的轻微收缩夹住; 负载指示垫圈的使用在结构工程中很普遍。这种垫圈在其表面上具有小的凸起点,其在负载下塑性变形。当在垫圈和螺栓的下端之间存在预定间隙时,实现了正确的预加载。这是使用塞尺测量的。通常它们不用于机械工程,但广泛用于土木工程。 螺栓经历的延伸可以使用千分尺或通过诸如使用超声波的更复杂的手段来测量。扩展可以直接,通过校准或通过计算间接地与预加载相关。如果使用超声波测量,那么螺栓杆头和头部的末端可能需要进行表面研磨以提供良好的声学反射器。 相关推举:
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