螺紋緊固件扭拉關(guān)系試驗(yàn)方法

關(guān)于螺紋緊固件扭拉關(guān)系試驗(yàn)方法

在螺紋緊固件的使用中應(yīng)用的較廣泛的是螺栓－螺母連接副的形式，應(yīng)用的較多的是有預(yù)緊力的連接方式，預(yù)緊力的連接可以提高螺栓連接的可靠性、防松能力及螺栓的疲勞強(qiáng)度，并且能增強(qiáng)螺紋連接體的緊密性和剛度。在螺紋緊固件的連接使用中，沒有預(yù)緊力或預(yù)緊力不夠時(shí)，起不到真正的連接作用，一般稱之為欠擰；但過高的預(yù)緊力或者不可避免的超擰也會(huì)導(dǎo)致螺紋連接的失敗。眾所周知，螺紋連接的可靠性是由預(yù)緊力來設(shè)計(jì)和判斷的，但是，除在實(shí)驗(yàn)室可以測量外，在裝配現(xiàn)場一般是不易直觀的測量。螺紋緊固件的預(yù)緊力則多是采用力矩或轉(zhuǎn)角的手段來達(dá)到的。因此，當(dāng)設(shè)計(jì)確定了預(yù)緊力之后，安裝時(shí)采用何種控制方法？如何規(guī)定擰緊力矩的指標(biāo)？則成為關(guān)鍵重要問題，這就提出來了螺紋緊固件扭（矩）－拉（力）關(guān)系的研究課題。第2頁,共45頁，2024年2月25日，星期天

螺紋緊固件扭－拉關(guān)系，不僅涉及到扭矩系數(shù)、摩擦系數(shù)（含螺紋摩擦系數(shù)和支撐面摩擦系數(shù)）、屈服緊固軸力、屈服緊固扭矩和極限緊固軸力等以一系列螺紋連接副的緊固特性的測試及計(jì)算方法，還涉及到螺紋緊固件的應(yīng)力截面積和承載面積的計(jì)算方法等基礎(chǔ)的術(shù)語、符號(hào)的規(guī)定。并且也還必須給出螺紋緊固件緊固的基本規(guī)則、主要關(guān)系式以及典型的擰緊方法。目前，2001年12月6日國際標(biāo)準(zhǔn)化組織提出了ISO16047：2001“緊固件摩擦系數(shù)試”標(biāo)準(zhǔn)德初稿，德國工程師協(xié)會(huì)早在七十年代就發(fā)表了DVI2230《高強(qiáng)度螺栓連接的系統(tǒng)計(jì)算》技術(shù)準(zhǔn)則。美國汽車工程師協(xié)會(huì)制訂了SAEJ174《鋼制螺紋緊固件扭-拉試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)，日本也于1987和1990年發(fā)布了三項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)。國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家的很多企業(yè)也制訂了類似的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。我國于1997年發(fā)布了緊固件拉－扭關(guān)系系列國家標(biāo)準(zhǔn)。第3頁,共45頁，2024年2月25日，星期天一、緊固件拉－扭關(guān)系系列國家標(biāo)準(zhǔn)①、GB/T16823.1-1997《螺紋緊固件應(yīng)力截面積和承載面積》;②、GB/T16823.2-1997《螺紋緊固件緊固通則》;③、GB/T16823.3-1997《螺紋緊固件擰緊試驗(yàn)方法》它們是等同采用JISB1082-1987、JISB1083-1990和JISB1084-1990三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)第4頁,共45頁，2024年2月25日，星期天二、螺紋緊固件預(yù)緊原理第5頁,共45頁，2024年2月25日，星期天1、螺栓擰緊過程中的摩擦與扭矩消耗螺栓的擰緊過程是一個(gè)克服摩擦的過程，在這一過程中存在螺紋副的摩擦及端面摩擦。通常情況下，裝配扭矩的約90%都由于螺紋副摩擦及端面摩擦消耗掉了，只有約10%轉(zhuǎn)化為螺栓軸向夾緊力。理論上，螺栓擰緊過程中擰緊扭矩T、螺栓軸向力F與摩擦系數(shù)及螺紋形狀之間有（1）式關(guān)系：第6頁,共45頁，2024年2月25日，星期天⑴⑴式的右側(cè)第1、2、3項(xiàng)可分別理解為螺紋副摩擦消耗的扭矩、螺栓伸長（產(chǎn)生軸向預(yù)緊力）消耗的扭矩以及端面摩擦消耗的扭矩。第7頁,共45頁，2024年2月25日，星期天第8頁,共45頁，2024年2月25日，星期天自鎖扭距端面摩擦螺紋摩擦螺栓伸長普通螺母057％30％13％鎖緊螺母19％46％24％11％某螺栓擰緊過程中的扭距消耗第9頁,共45頁，2024年2月25日，星期天2、摩擦系數(shù)與扭矩系數(shù)

摩擦系數(shù)μ是通常意義上的物理概念，是摩擦力和正壓力的比值。在螺紋聯(lián)接中，摩擦可分為螺紋副摩擦和端面摩擦兩部分，這兩部分摩擦條件往往不盡相同，因而存在螺紋副摩擦系數(shù)μs和端面摩擦系數(shù)μw。扭矩系數(shù)K是宏觀上直接反映螺栓擰緊過程中的扭矩與軸向夾緊力之間關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，由（2）式給出。T=K·d·F（2）式中：T為擰緊扭矩（Nm）；d為螺紋公稱直徑（mm）；F為螺栓軸向夾緊力（kN）。對(duì)比（1）、（2）式可知，扭矩系數(shù)是由摩擦系數(shù)和螺紋形狀共同決定的參數(shù)，是反映螺紋副摩擦性能的綜合經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，受螺紋聯(lián)接方式、表面摩擦條件以及螺紋制造質(zhì)量的影響。第10頁,共45頁，2024年2月25日，星期天夾緊力螺紋摩擦扭矩端面摩擦扭矩摩擦系數(shù)0.080.14夾緊力20％12％螺紋摩擦扭距35％39％端面摩擦扭距45％49％螺栓摩擦系數(shù)和扭距的關(guān)系第11頁,共45頁，2024年2月25日，星期天3、摩擦性能試驗(yàn)

摩擦性能試驗(yàn)是按規(guī)定的轉(zhuǎn)速向特定螺紋聯(lián)接副的螺栓頭或螺母施加扭矩并記錄該聯(lián)接副的扭矩—軸向力曲線，從而求出給定軸向力下的扭矩范圍或給定扭矩下的軸向力范圍，計(jì)算出扭矩系數(shù)K和摩擦系數(shù)μ及其散差。通常應(yīng)用于螺紋緊固件的綜合質(zhì)量鑒定、表面處理、表面涂層質(zhì)量評(píng)定以及確定具體工況下裝配工藝參數(shù)等。第12頁,共45頁，2024年2月25日，星期天螺紋摩擦力端面摩擦力擰緊機(jī)自帶一個(gè)測定總扭矩的扭矩傳感器在螺紋裝配夾具內(nèi)同時(shí)安裝了測定螺紋扭矩

的傳感器和測定夾緊力

的力值傳感器端面摩擦扭矩=總扭矩-螺紋扭矩第13頁,共45頁，2024年2月25日，星期天1、摩擦性能試驗(yàn)要求：⑴軸向力及擰緊扭矩的測量精度均優(yōu)于1%及2%；(2)以恒定擰緊轉(zhuǎn)速將螺栓擰緊至屈服，并自動(dòng)記錄扭矩及軸向力曲線；(3)每件試件要配一套未曾使用過的配用螺紋件及墊片；(4)試驗(yàn)過程中，只有試驗(yàn)件旋轉(zhuǎn)，配用螺紋件及墊片等應(yīng)固定不動(dòng)；擰緊套筒不能接觸墊片等其它可能導(dǎo)致扭矩消耗的物件；(5)試驗(yàn)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按試驗(yàn)要求控制潤滑條件；(6)試驗(yàn)件數(shù)的多少根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康亩煌瑢?duì)于工藝試驗(yàn)及貨源鑒定試驗(yàn)，為便于統(tǒng)計(jì)分析，一般要求試驗(yàn)件數(shù)在25件左右。第14頁,共45頁，2024年2月25日，星期天2、摩擦性能要求：⑴法國PSA集團(tuán)螺紋緊固件都提出了摩擦性能要求。普通摩擦件（表面鍍鋅強(qiáng)化鈍化）的表觀總摩擦系數(shù)在0.12至0.18之間（平均值0.15，標(biāo)準(zhǔn)差小于0.01，變異系數(shù)小于0.067）。弱摩擦件（表面磷化）在0.06至0.09之間（變異系數(shù)小于0.067）。第15頁,共45頁，2024年2月25日，星期天⑵大眾汽車公司為穩(wěn)定摩擦性能，要求螺紋緊固件表面要求涂敷水散性合成聚合物滑動(dòng)劑干燥后產(chǎn)生一種蠟狀潤滑劑。大眾汽車螺紋緊固件扭矩系數(shù)實(shí)測結(jié)果螺栓平均值標(biāo)準(zhǔn)差變異系數(shù)N905248組合螺栓，M10，10.9級(jí)0.1510.0030.0199N905068六角螺栓，M10，10.9級(jí)0.1510.0080.0530第16頁,共45頁，2024年2月25日，星期天⑶日本明道株式會(huì)社與日本油脂株式會(huì)社聯(lián)合開發(fā)出水基摩擦系數(shù)穩(wěn)定劑，廣泛應(yīng)用于豐田汽車公司的螺紋緊固件。皮膜形成型摩擦系數(shù)穩(wěn)定劑摩擦系數(shù)穩(wěn)定劑稀釋劑摩擦系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差變異系數(shù)トルカ-CA-H水溶性0.170.0170.1メソトルカ-水溶性0.130.0080.062ネオトルカ-B-2水溶性0.090.0030.003LUBE-1000水溶性0.170.0200.118NOX-RUST（366-A）有機(jī)溶劑0.130.0130.1NOX-RUST（366-40）有機(jī)溶劑0.100.0040.04第17頁,共45頁，2024年2月25日，星期天3、控制摩擦系數(shù)的方法

有效實(shí)施軸要向力控制，必須扭矩控制與K值控制雙管齊下。如果K值控制嚴(yán)格，一方面可以放寬對(duì)扭矩控制精度的要求,節(jié)省裝配工藝投資；一方面還可以提高螺栓的軸向力，提高螺栓強(qiáng)度利用率和聯(lián)接可靠性?？刂芀值，就必須好摩擦系數(shù)，影響摩擦系數(shù)的原因很多。緊固件表面處理的種類、工藝和質(zhì)量、緊固件的尺寸公差和形位公差（比如螺栓有嚴(yán)重的彎曲變形，螺栓六角頭S面偏斜，螺栓的六角頭與螺栓桿部不同軸）問題、螺紋精度、裝配工具及裝配方法（比如：螺栓裝配時(shí)不能保證涂油裝配）等等。第18頁,共45頁，2024年2月25日，星期天

德國福斯?jié)櫥瘓F(tuán)(FUCHSLUBRITECHGMBH)生產(chǎn)的“可力特摩”緊固件專用透明干膜潤滑劑（水臘）作用：降低擰入力矩；穩(wěn)定和降低摩擦系數(shù)；預(yù)置扭距；增大預(yù)緊力；保護(hù)防護(hù)層，減少磨損。產(chǎn)品型號(hào)PH值適應(yīng)溫度(乾膜)摩擦系數(shù)固態(tài)成份gleitmo6028.5-9.5-40/+80度c0.15Whitesolidgleitmo6038.5-9.5-40/+80度c0.12Whitesolidgleitmo6058.5-9.5-40/+110度c0.11Whitesolidgleitmo6155.0-6.0-40/+110度c0.09Whitesolidgleitmo6275.0-6.0-40/+110度c0.08Whitesolid+PTFE第19頁,共45頁，2024年2月25日，星期天產(chǎn)品型號(hào)扭力(Torque)-

穩(wěn)定性旋入扭力-

降低能力制程管理-

方便性

透明度gleitmo602A++A--AA+gleitmo603A++A-AA+gleitmo605A+AAA+gleitmo615AA+A+Agleitmo627A++A++A+A第20頁,共45頁，2024年2月25日，星期天4、摩擦性能試驗(yàn)機(jī)國外研制此類設(shè)備主要公司：德國Schatz,德國Reck-Engineering,

美國RS-Technology,法國Automatic;第21頁,共45頁，2024年2月25日，星期天三、螺紋緊固件擰緊方法

選擇螺紋連接的擰緊方法，應(yīng)該在充分了解各種擰緊方法特性的基礎(chǔ)上，按照設(shè)計(jì)對(duì)初始預(yù)緊力離散程度的要求、預(yù)緊力的大小、使用條件等因素來合理選擇擰緊方法。其中對(duì)初始預(yù)緊力離散程度的要求，通常用緊固系數(shù)（Q）來表示，一般也稱之初始預(yù)緊力離散度。雖然擰緊工具以及精度的不同，所對(duì)應(yīng)的初始預(yù)緊力離散度也是不同的，但是，由于擰緊方法的不同，在擰緊時(shí)對(duì)應(yīng)的初始預(yù)緊力離散度更是不同的，因此，緊固系數(shù)是選擇螺紋擰緊方法的一個(gè)重要條件。標(biāo)準(zhǔn)中給出了扭矩法、轉(zhuǎn)角法及扭矩斜率法三種常用的典型擰緊方法第22頁,共45頁，2024年2月25日，星期天⑴、扭矩法扭矩法就是利用扭矩與預(yù)緊力的線性關(guān)系在彈性區(qū)進(jìn)行緊固控制的一種方法。該方法在擰緊時(shí)，只對(duì)一個(gè)確定的緊固扭矩進(jìn)行控制，因此，因?yàn)樵摲椒ú僮骱啽?，是一種一般常規(guī)的擰緊方法。但是，由于緊固扭矩的90％左右作用于螺紋摩擦和支承面摩擦的消耗，真正作用在軸向預(yù)緊力方面僅10％左右，初始預(yù)緊力的離散度是隨著擰緊過程中摩擦等因素的控制程度而變化的，因而該擰緊方法的離散度較大，適合一般零件的緊固，不適合重要的、關(guān)鍵的零件的連接。第23頁,共45頁，2024年2月25日，星期天⑵、轉(zhuǎn)角法轉(zhuǎn)角法就是在擰緊時(shí)將螺栓于螺母相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，稱之為緊固轉(zhuǎn)角，把一個(gè)確定的緊固轉(zhuǎn)角作為指標(biāo)來對(duì)初始預(yù)緊力進(jìn)行控制的一種方法。該擰緊方法可在彈性區(qū)和塑性區(qū)使用。在被連接件和螺栓的剛性較高的場合，對(duì)彈性區(qū)的緊固是不利的；對(duì)塑性區(qū)的緊固時(shí)，初始預(yù)緊力的離散度主要取決于螺栓的屈服點(diǎn)，而轉(zhuǎn)角誤差對(duì)其影響不大，故該緊固方法具有可最大限度地利用螺栓強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)（即可獲得較高的預(yù)緊力）。應(yīng)該注意的是該擰緊方法在塑性區(qū)擰緊時(shí)會(huì)使螺栓的桿部以及螺紋桿部發(fā)生塑性變形，因此，對(duì)螺栓塑性差的以及螺栓反復(fù)使用的場合應(yīng)考慮其適用性。另外，對(duì)預(yù)緊力過大，會(huì)造成被連接件受損的情況時(shí)，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。第24頁,共45頁，2024年2月25日，星期天扭距法和轉(zhuǎn)角法的區(qū)別扭矩轉(zhuǎn)角法的擰緊原理與常用的扭矩法有著本質(zhì)的區(qū)別。扭矩法僅適用于彈性范圍，彈性范圍內(nèi)的軸向力與擰緊扭矩成正比。當(dāng)超出彈性范圍以后，扭矩與軸向力之間不再有正比關(guān)系，若繼續(xù)扭矩控制擰緊，則可能在扭矩不增加甚至降低的情況下將螺栓擰斷。而扭矩轉(zhuǎn)角法的實(shí)質(zhì)是控制螺栓的軸向伸長量。在螺栓貼合后的整個(gè)擰緊過程中（包括彈性變形和塑性變形階段），螺栓伸長量始終與螺栓頭的轉(zhuǎn)角成正比（每增加1°轉(zhuǎn)角則螺栓伸長約1/360個(gè)螺距）。在彈性范圍內(nèi)螺栓軸向力與伸長量成正比，控制伸長量就是控制軸向力；螺栓開始塑性變形后，雖然伸長量與軸向力之間不再有正比關(guān)系，但根據(jù)螺栓在受力時(shí)的力學(xué)性能特點(diǎn)可知，只要伸長量在其形變強(qiáng)化容量范圍以內(nèi)，螺栓的軸向力就穩(wěn)定在其屈服載荷附近（螺栓不會(huì)發(fā)生斷裂或局部伸長）。即使在K值較為分散的情況下，扭矩轉(zhuǎn)角法也能精確地將螺栓的軸向力控制其屈服點(diǎn)附近，扭矩轉(zhuǎn)角法擰緊的螺栓的軸向預(yù)緊力主要取決于螺栓強(qiáng)度，而不取決于K值。第25頁,共45頁，2024年2月25日，星期天⑶、扭矩斜率法

扭矩斜率法是以Q-F曲線中的扭矩斜率值的變化作為指標(biāo)對(duì)初始預(yù)緊力進(jìn)行控制的一種方法。該擰緊方法通常把螺栓的屈服緊固軸力作為控制初始預(yù)緊力的目標(biāo)值。該擰緊方法一般在螺栓初始預(yù)緊力離散度要求較小并且可最大限度地利用螺栓強(qiáng)度的情況下使用。但是由于該擰緊方法對(duì)初始預(yù)緊力的控制與塑性區(qū)的轉(zhuǎn)角法基本相同，所以，需要對(duì)螺栓的屈服點(diǎn)進(jìn)行嚴(yán)格的控制。該擰緊方法與塑性區(qū)的轉(zhuǎn)角法相比，螺栓的塑性即反復(fù)使用等方面出現(xiàn)的問題較少，有一定的優(yōu)勢，但是，緊固工具比較復(fù)雜，也比較昂貴。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。第26頁,共45頁，2024年2月25日，星期天⑷、其它方法①分步擰緊工藝分2-3步將螺栓擰緊至目標(biāo)扭矩，適用于重要螺栓組的擰緊。表某發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋螺栓檢查扭矩TC與最終扭矩T比值的統(tǒng)計(jì)結(jié)果螺栓擰緊工藝一步擰緊兩步擰緊平均值標(biāo)準(zhǔn)差平均值標(biāo)準(zhǔn)差桿長121mm90Nm轉(zhuǎn)90o0.8050.0610.8220.057桿長134mm95Nm轉(zhuǎn)90o0.8020.0580.8350.053桿長145mm0.8440.0400.8800.037②多次擰緊工藝將螺栓擰緊后松開，再次擰緊，適用于重要螺栓。第27頁,共45頁，2024年2月25日，星期天⑸、擰緊扭矩檢查方法實(shí)時(shí)檢測：機(jī)檢：擰緊機(jī)具有扭矩測試、儲(chǔ)存、顯示或打印功能，能在擰緊的同時(shí)進(jìn)行扭矩檢測。串接扭矩傳感器：在擰緊頭與螺栓頭（螺母）之間串接扭矩傳感器，用以檢測擰緊扭矩。事后檢測：擰松法：用扭矩扳手慢慢地將被檢螺栓（螺母）松開，讀取螺栓（螺母）開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的扭矩作為檢查所得扭矩。復(fù)位法：先在被檢螺栓（螺母）或套筒與被聯(lián)接件之間劃上一道線痕，確認(rèn)相對(duì)位置，再用扭矩扳手將螺栓松開后重新擰緊至原來位置，讀取此時(shí)的擰緊扭矩作為檢查所得扭矩。擰緊法：用扭矩扳手慢慢向被檢螺栓（螺母）施加擰緊扭矩，讀取螺栓（螺母）開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的扭矩作為檢查所得扭矩。第28頁,共45頁，2024年2月25日，星期天⑹、常用聯(lián)接型式

按ISO5393標(biāo)準(zhǔn)分類連接型式扭距旋轉(zhuǎn)角度硬連接0－45°中等硬連接46－90°中等連接91－240°中等軟連接241－360°軟連接＞360°第29頁,共45頁，2024年2月25日，星期天不同聯(lián)接剛度下裝配扭矩與檢查扭矩的比較聯(lián)接剛度裝配扭矩檢查扭矩相對(duì)偏差軟聯(lián)接20.3Nm12.2Nm-39.9%中軟聯(lián)接20.3Nm19.0Nm-6.4%中硬聯(lián)接20.3Nm28.5Nm+40.4%硬聯(lián)接25.8Nm35.3Nm+36.8%引自DGD技術(shù)資料第30頁,共45頁，2024年2月25日，星期天某螺栓檢查扭矩與裝配擰緊扭矩的比值統(tǒng)計(jì)檢查方法平均值標(biāo)準(zhǔn)差分散范圍變異系數(shù)松開法0.7570.0210.696

0.8190.028擰緊法1.0910.0291.004

1.1780.027復(fù)位法0.9980.0600.819

1.1770.066螺紋規(guī)格M16×1.5/6g，強(qiáng)度級(jí)別10.9級(jí)，裝配擰緊扭矩180Nm。第31頁,共45頁，2024年2月25日，星期天⑺、螺紋聯(lián)接設(shè)計(jì)計(jì)算扭矩上限：TU=kL?D?FU扭矩下限：TL=kU?D?FL軸向預(yù)緊力上限：矩轉(zhuǎn)角法——螺栓實(shí)際擰緊屈服點(diǎn)扭矩法——螺栓名義保證載荷的等效載荷軸向預(yù)緊力下限：滿足設(shè)計(jì)功能要求第32頁,共45頁，2024年2月25日，星期天⑻、聯(lián)接松弛的原因及防止松動(dòng)的措施聯(lián)接松弛的原因?預(yù)緊力不足；?振動(dòng)或交變載荷導(dǎo)致螺母（螺栓）回轉(zhuǎn)；?螺栓在預(yù)緊載荷及服役載荷（溫度）作用下產(chǎn)生蠕變伸長；?被聯(lián)接件在預(yù)緊載荷及服役載荷作用下產(chǎn)生蠕變減薄。

防止松動(dòng)的措施?確保預(yù)緊力、提高預(yù)緊力：普遍有效?涂膠：適用于振動(dòng)或橫向?qū)е碌幕剞D(zhuǎn)類松動(dòng)?螺栓減細(xì)：適用螺栓伸長及被聯(lián)接件減薄的場合?改進(jìn)結(jié)構(gòu)：防止切向載荷、平墊改鑲?cè)?防松緊固件：異形牙螺母、鑲?cè)β菽?、開槽螺母、帶齒螺栓頭（螺母）第33頁,共45頁，2024年2月25日，星期天⑼粗牙螺紋和細(xì)牙螺紋的對(duì)比粗牙螺紋細(xì)牙螺紋

減小螺紋交叉的可能性?高強(qiáng)度螺紋，受制造誤差影響小?螺栓螺母配合等級(jí)差錯(cuò)可發(fā)現(xiàn)?可快速拆裝?與低強(qiáng)度螺母或有螺紋孔的材料相配合時(shí)，強(qiáng)度更高?可承受惡劣的工作環(huán)境?允許更厚的鍍層?脆性材料更易加工?首腐蝕后，能承受更強(qiáng)的意外損失?螺距增加，螺紋根部應(yīng)力集中減小?受毛刺影響小?成本少，標(biāo)準(zhǔn)滾絲模具?常用螺距提高通用性?具有較好的軸向調(diào)節(jié)能力?相同尺寸下，可提供更大的鎖緊力?螺旋升角小，可在較小的扭矩下提高壓緊力，同時(shí)可提高抗松動(dòng)性?具有較高的扭轉(zhuǎn)力和橫向剪切力?可更好連接薄壁件及高硬度件?螺紋可更接近螺栓頭?不易松動(dòng)第34頁,共45頁，2024年2月25日，星期天四、裝配螺栓預(yù)緊力的測量螺紋緊固件的裝配主要依靠螺紋聯(lián)接，因此，螺紋連接副的裝配質(zhì)量直接影響著主機(jī)或工程的裝配質(zhì)量。在實(shí)際裝配中，不論是采用扭矩法、扭矩—轉(zhuǎn)角法，還是屈服極限法來控制螺栓的裝配質(zhì)量，其最終目的都是要確保其實(shí)際預(yù)緊力達(dá)到其設(shè)計(jì)要求值。因此，衡量螺紋連接副裝配質(zhì)量的好壞，就應(yīng)以測量預(yù)緊力的數(shù)值來判別。目前，螺栓的預(yù)緊力都是采用間接方法測量的，根據(jù)其方法的不同，主要可以分為系數(shù)法和類比法兩種。其中系數(shù)法主要用來測量在彈性范圍裝配的螺栓的預(yù)緊力，類比法則可以測量在彈性及塑性范圍裝配的螺栓的預(yù)緊力。第35頁,共45頁，2024年2月25日，星期天⑴、系數(shù)法①系數(shù)法測量螺栓的預(yù)緊力的測量原理對(duì)于在彈性范圍裝配的螺栓，其測量原理依據(jù)的是下式：

F=K·△L式中，

F—螺栓軸向所受拉力；

K—螺栓的剛度系數(shù)； △L—螺栓伸長量。其方法是先計(jì)算出被測螺栓的剛度系數(shù)，然后在已裝配的螺栓上測量出它相對(duì)原長的伸長量，利用被測螺栓的剛度系數(shù)與已測量的螺栓伸長量的乘積，就可計(jì)算出該螺栓的預(yù)緊力。第36頁,共45頁，2024年2月25日，星期天②測量設(shè)備及方法A、測量設(shè)備拉力試驗(yàn)機(jī)要求其測量誤差不超過0.1%，且能穩(wěn)定在某一要求的力值(建議在電子拉力試驗(yàn)機(jī)上試驗(yàn))超聲波螺栓測長儀要求其測量精度0.001mm第37頁,共45頁，2024年2月25日，星期天B、測量螺栓剛度系數(shù)在測量螺栓的剛度系數(shù)時(shí)，假定同一生產(chǎn)批次的螺栓的剛度系數(shù)是一致的，通過計(jì)算與被測螺栓同批次螺栓的剛度系數(shù)來求得被測螺栓的剛度系數(shù)。在同一批次螺栓中隨機(jī)挑選出10根螺栓，先用超聲波螺栓測長儀依次測得它們的原長，然后將一根螺栓裝夾后，通過拉力試驗(yàn)機(jī)給螺栓逐次施加一系列等值遞加的拉力，所施加力的上限值應(yīng)小于該螺栓所對(duì)應(yīng)性能等級(jí)的屈服強(qiáng)度值的90%，在每次給螺栓施加一個(gè)力的同時(shí)記下此時(shí)螺栓所受拉力和相應(yīng)的伸長量。將10根試驗(yàn)完后就得到了10組拉力—伸長量的數(shù)值，將這10組數(shù)據(jù)代入一元回歸方程(式①)中,利用式②求得b值即為該組螺栓的剛度系數(shù)，將這組數(shù)值算術(shù)平均后所得即為被測螺栓的剛度系數(shù)。

Y=a+bx①b=Σ(yi-y)/Σ(xi-x)②第38頁,共45頁，2024年2月25日，星期天C、計(jì)算預(yù)緊力先利用超聲波測長儀測出被測螺栓在自由狀態(tài)下的長度，然后將該螺栓裝配后，用超聲波測長儀測出此時(shí)螺栓的伸長量，將此伸長量的值乘以該種螺栓的剛度系數(shù)后即可得出被測螺栓的預(yù)緊力。第39頁,共45頁，2024年2月25日，星期天⑵、類比法①類比法測量螺栓的預(yù)緊力原理類比法測量螺栓的預(yù)緊力原理是，測量同一批螺栓在擰緊過程中軸向拉力和伸長量的數(shù)值，據(jù)此數(shù)值繪出螺栓的伸長—軸力圖，即可參照此圖計(jì)算出該螺栓在裝配時(shí)伸長量所對(duì)應(yīng)的預(yù)緊力。 該試驗(yàn)在螺栓擰緊試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，一般的螺栓擰緊試驗(yàn)機(jī)能測量螺栓在擰緊過程中的軸力、扭矩及轉(zhuǎn)角，比較先進(jìn)的螺栓擰緊試驗(yàn)機(jī)配備的有位移傳感器，它還能在試驗(yàn)中測量螺栓的伸長量。對(duì)于無位移傳感器的螺栓擰緊試驗(yàn)機(jī)，可用超聲波螺栓測長儀來測量在擰緊過程中螺栓的伸長量。以下介紹無位移傳感器的螺栓擰緊試驗(yàn)機(jī)測量螺栓預(yù)緊力的方法。第40頁,共45頁，2024年2月25日，星期天②測量設(shè)備及方法A、測量設(shè)備螺栓擰緊試驗(yàn)機(jī)要求其測量誤差不超過0.1%超聲波螺栓測長儀要求其測量精度為0.001mmB、螺栓伸長—軸力圖的繪制在測量時(shí)，從同一批螺栓中選擇10根螺栓來試驗(yàn)，將螺栓按上圖方式裝夾后，利用計(jì)算機(jī)程序控制在擰制過程中設(shè)置一定的測量點(diǎn)，并對(duì)這些測量點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的伸長量及軸力力值一一進(jìn)行記錄，根據(jù)這些數(shù)值就可繪制出相應(yīng)的曲線。C、計(jì)算預(yù)緊力螺栓預(yù)緊力的計(jì)算分為兩種：一種是在彈性范圍