紧固件连接可靠性研究
螺栓联接的可靠性研究

Ke r s b l c n e t n r l bly te g hc n i o s p et he ig o c ywo d : ot o n ci , ei i t S rn t o d t n ; r — g tn n f r e o" a i i i
1 引言
螺 母 和 螺 栓 是 最 常 用 的 紧 固 件 , 它 们 可 以 承 受 很 高 的 工 作 负 荷 , 并 且 可 以拆 卸 下 来 再 加 以重复利 用 。因此 ,螺 栓联接 具有应 用广 泛 、
质量 。
2 合 理可 靠 的设计 计算
设 计 时 根 据 受 力 情 况 及 结 构 尺 寸 要 求 , 先
受 力 分 析 时 ,假 设 螺 栓 为 弹 性 体 ,其 变 形
在 弹 性 范 围 内 ; 每 个 螺 栓 的 预 紧 力 相 同 ;结 合
面 的 压 强 均 布 ; 被 联 接 件 为 刚 体 ; 受 载 后 结 合 面 应 保 持 平 面 接 触 。因 此 螺 栓 的 强 度 计 算 可 以 简化 为单 个 螺 栓 的强 度 计 算 。 单 个 螺 栓 联 接 的 强 度 计 算 是 螺 栓 联 接 强 度 计 算 的基 础 。 对 单 个 螺 栓 联 接 而 言 ,其 受 力 的 形 式 不 外 乎 是 受 轴 向力 或 受 横 向力 。 在 轴 向 力 ( 括 预 紧 力 ) 的 作 用 下 , 螺 栓 包
船 电技术J 应用研究
螺栓联 接 的可靠 性研 究
童辉 云 包瑁
f 汉长 海高 新技 术有 限公 司 ,武 汉 4 0 2 ) 武 3 2 3 摘 要 :本文 针对 螺栓 联接 的可 靠性 ,从 结构 形式 、受 力分析 、预 紧 力、拧 紧力 矩等 方面 介绍 了螺栓 联接 的设 计计算 方法 ,分 析 了装配 过程 中螺 栓联 接 的影 响因素 ,给 出 了质 量保 证方 法 。 关键 词 :螺 栓联 接 可靠 性 强度 条件 预 紧力
紧固件防松性能检测方法及标准研究

紧固件防松性能检测方法及标准研究摘要:螺栓等紧固件是航空航天、轨道交通、机械等领域设备的重要零部件,其将多个零部件连接在一起从而组成一个新系统,是主要的连接方式之一,其防松性能对设备的安全运行具有重要作用。
螺栓类紧固件是一种可拆卸的连接方式,具有可更换等优点,但也造成易松动的特点,所以其使用前需要检测防松性能。
目前国内外检测螺栓紧固件防松性能的试验方法主要有地脚螺栓法、加速振动法、横向振动法,而后两种方法应用最普遍。
关键词:紧固件;防松性能;检测方法;标准;引言拧紧螺纹螺栓时,90%的扭矩用于克服摩擦力,10%用于转换为轴向夹紧力。
确定摩擦系数后,摩擦力大小和轴向夹紧力按照摩擦力=压力x摩擦系数的公式呈正相关,摩擦力直接影响螺栓承受横向载荷的能力。
因此,当螺纹连接处于极端困难的工作环境(例如剧烈振动、温度变化等)中时。
,螺纹联接由于摩擦系数的变化、振动、外部可变载荷等因素而不断丢失轴向夹紧力。
,直接导致摩擦力逐渐减弱。
当用作螺栓的横向应力超过螺纹对的摩擦力时,螺栓和连接器会相对于彼此移动,并且连接器对会逐渐变弱和退化,从而变得松散和松弛。
最终,防松螺纹联接的关键是防止螺纹对的相对旋转。
1紧固件防松原理及措施紧固件是将两个或两个以上的部件连接为一体所采用的机械零部件的总称,其中螺栓类紧固件在所有连接方式中的应用最普遍。
一是由于其螺栓紧固件连接比较可靠,其防松性能较好,具有较高的可靠性;二是螺栓紧固件的连接方式具有可拆卸性,基本不会破坏被连接件的使用性能,更换方便。
螺栓类紧固件是通过螺纹的方式连接多个部件,在被连接件上施加轴向紧固力,再通过螺纹之间的摩擦力防止螺纹松脱,从而达到连接并紧固零部件的目的。
正常应用情况下,由于轴向紧固力的施加,螺纹之间产生弹性变形,并且轴向力转换为螺纹接触面之间的摩擦力;被连接件松动的力和与螺纹之间的摩擦力达到平衡状态,紧固件处于锁紧状态。
但当紧固件受到振动等外力作用时,一方面,螺纹连接面可能发生塑性变形,消耗一部分紧固力;另一方面,外力会导致螺栓连接面的摩擦力平衡状态被破坏,螺纹连接面移动,最终导致紧固件松动。
常用螺栓紧固一致性的研究及应用

常用螺栓紧固一致性的研究及应用螺纹拧紧程度关系到螺栓联接的可靠性,论文从螺纹联接受力原理、联接经济性、安装工具精度等方面研究分析了螺栓紧固性能的可靠性以及评估标准。
标签:螺栓;紧固力;可靠性前言螺栓是用量很大的工程应用中的关键联接件,应用于机械设备、车辆船舶、铁路桥梁、建筑结构、航空航天等领域,螺栓作为连接件已被广泛使用。
目前联接过程中常用安装方法是使用扭矩扳手、气动、液压、电动扳手,同时按扭矩推算出螺栓的轴向预紧应力。
为了保证螺纹联接良好性能,实践中应根据实际工况合理选用螺纹的可靠性,一种能直接、准确考虑螺栓紧固性能的方法具有十分重要的意义。
实践证明,间接控制螺栓轴力的方法一种常见方法,在实际工程应用中,载荷的不同会影响螺纹联结中摩擦力,导致预先设定的施拧安装扭矩不能精确地得到规定的螺栓应达到的轴向载荷。
工程实践中,通过扭矩、角度值来控制螺栓紧固轴向载荷这种方法,由于简单实用、成本低廉的优势,在一些非特种状态螺栓联接应用中仍被经常使用,而预紧应力控制的评估是考虑可靠性问题的关键。
1 联接经济性工程实践中大量使用的螺栓联接是常用机械联接中的关键基础件,经济因素是在使用不同的方法紧固中需要考虑的重要因素。
扭矩法比应变片法和转角法的使用成本较低,同时扭矩扳手可以不断反复使用,安装中可以方便实施。
而螺栓伸长法需要使用一定精度的设备,其使用的成本会相对提高。
2 精度控制与因素因为控制方式主要依靠人的经验和扭矩扳手的精度,扭矩扳手的人工拧紧螺栓的拧紧方式中精度最低,国内工程实践中的扭矩扳手精度欠佳,加上其他不确定因素,实际得到的精度可靠性会更差。
若使用较高精度的螺栓伸长量法,精度会有比较好的改善,实际应用中如方法得当,可以保证控制精度在可控范围内。
常用紧固方法的精度比较表如表1所示:3 结束语螺栓本身的特性和施拧的工具精度与螺栓拧紧的一致性相关。
在螺栓本身性能稳定的情况下,如采用拧紧精度高的工具和技术,螺栓的拧紧一致性就越好,相反则越差。
铆螺母头部结合力试验

铆螺母头部结合力试验铆螺母是一种常见的紧固件,它通常用于连接两个或更多的零部件。
它的结构包括一个铆钉、一个螺母和一个铆套。
铆钉的一端通过零部件,另一端则与螺母和铆套组成一个紧固结构。
铆螺母的头部结合力试验是一项重要的测试,它可以用于评估铆螺母的连接强度和可靠性。
铆螺母的头部结合力试验是在试验机上进行的。
试验机通过施加力来测试铆螺母的连接强度。
试验中,铆螺母的头部被夹在两个夹具之间,试验机施加的力会垂直于铆螺母的头部。
试验机会记录下铆螺母头部的变形和扭矩,并根据这些数据计算出铆螺母的结合力。
在进行铆螺母头部结合力试验前,需要进行一些准备工作。
首先,需要选择合适的试验机和夹具。
试验机需要能够施加足够的力以测试铆螺母的连接强度。
夹具需要能够夹住铆螺母头部,以确保测试的准确性和可重复性。
其次,需要选择合适的铆螺母。
不同类型和规格的铆螺母具有不同的结合力和扭矩特性,需要根据实际需求进行选择。
在进行试验时,需要注意以下几个方面。
首先,需要确保试验机和夹具的稳定性和准确性。
试验机和夹具的稳定性会影响测试结果的准确性和可重复性。
其次,需要注意试验过程中的安全。
试验机施加的力可能很大,需要注意防护措施,避免人员和设备受到伤害。
最后,需要记录和分析试验数据,以便评估铆螺母的连接强度和可靠性。
铆螺母头部结合力试验的结果可以用于评估铆螺母的质量和性能。
通过测试,可以确定铆螺母的最大结合力和扭矩,从而确定其适用范围和使用限制。
此外,测试结果还可以用于比较不同类型和规格的铆螺母的性能差异,以便选择最合适的产品。
总之,铆螺母头部结合力试验是一项重要的测试,它可以用于评估铆螺母的连接强度和可靠性。
在进行试验前,需要进行充分的准备工作,并注意试验过程中的安全。
通过测试结果,可以确定铆螺母的性能和适用范围,为产品设计和选择提供参考。
钢结构工程紧固件连接的规定

钢结构工程紧固件连接的规定一:学术研究报告正文:1. 紧固件连接的重要性1.1 紧固件连接的定义1.2 紧固件连接的作用1.3 紧固件连接的分类2. 紧固件连接的规范2.1 国内相关规范介绍2.2 国际相关规范介绍3. 紧固件连接的设计原则3.1 受力分析3.2 因素选取3.3 紧固力计算4. 紧固件连接的检验方法4.1 紧固件材料的检验4.2 紧固件连接的预紧力检验4.3 紧固件连接的防松检验5. 紧固件连接的常见问题及处理方法5.1 紧固件连接的松动5.2 紧固件连接的断裂5.3 紧固件连接的腐蚀6. 紧固件连接的发展趋势6.1 新型紧固件的研究发展6.2 智能紧固件的应用前景附件:附件1:国内相关规范的摘录附件2:国际相关规范的摘录法律名词及注释:1. 紧固件:指用来连接和固定结构的螺栓、螺杆、螺钉、螺栓连接件、螺母等零件。
2. 紧固力:指紧固件连接时施加在紧固件上的力。
3. 受力分析:通过力学原理和结构分析方法,对紧固件连接进行受力分析和计算。
4. 防松检验:对紧固件连接进行防松性检验,以确保连接的稳定性和可靠性。
二:工程施工指南正文:1. 紧固件连接的介绍1.1 紧固件连接的定义和分类1.2 紧固件连接的作用和重要性2. 紧固件连接的规范和标准2.1 国内相关规范介绍2.2 国际相关规范介绍3. 紧固件连接的设计原则3.1 紧固件连接的受力分析和计算3.2 紧固件材料的选择3.3 紧固力的控制4. 紧固件连接的施工要点4.1 紧固件的安装步骤和方法4.2 紧固件的拧紧要求4.3 紧固件的锁紧和防松处理5. 紧固件连接的质量检验5.1 紧固件材料的检验要求5.2 紧固件连接的预紧力检验5.3 紧固件连接的防松性检验6. 紧固件连接的故障及处理措施6.1 紧固件连接松动的原因和处理方法6.2 紧固件连接断裂的原因和处理方法附件:附件1:相关规范和标准摘录附件2:紧固件连接的施工示意图法律名词及注释:1. 紧固力:指施加在紧固件上的力,用于保证连接的强度和稳定性。
紧固件研究报告

紧固件研究报告
紧固件是一类用于连接和固定结构件或零件的机械零件,广泛应用于各个行业和领域。
本报告对紧固件的研究进行了综合分析和总结。
首先,报告介绍了紧固件的基本概念和分类。
紧固件按照连接方式可分为螺栓、螺母、螺杆、螺纹钉等不同类型。
根据材料的不同,又可以分为金属紧固件和非金属紧固件。
然后,报告详细介绍了紧固件的应用领域。
紧固件广泛应用于机械制造、航空航天、汽车制造、建筑工程等领域。
不同领域对紧固件的要求也各不相同,例如,航空航天领域对紧固件的强度和可靠性要求非常高。
接着,报告分析了紧固件的市场状况和发展趋势。
随着全球制造业的快速发展,紧固件市场需求不断增加。
市场竞争也越来越激烈,各种紧固件生产企业不断涌现。
最后,报告总结了紧固件研究的主要问题和挑战。
例如,如何提高紧固件的强度和可靠性,如何减少紧固件的成本和重量。
解决这些问题将推动紧固件行业的发展。
总之,本报告对紧固件的研究进行了系统的介绍和分析,为相关行业和领域提供了有价值的参考。
紧固件的发展将继续受到关注,并在不同行业中发挥着重要作用。
螺纹紧固件防松技术和试验方法研究

∥。7=tg J口s’
上述(1)~(3)式可分别改写成: F:=毋tg(^+p,’) 只=n tg(^一p:7) t=FS如/2=毋如tg(^±p。7)/2
(1 7) (2 7) (3 7)
2.2螺纹的自锁条件
从式(2)和(2 7)可以看出,当^≤p。或^≤p。7时,推力F8≤0,表
明Fs为零或其方向改变,此时,螺母只有受到与图1中只方向相反的推力才能
之中,由于各零件的惯性和与其相连零件的相互作用,使螺纹副和螺母支承面 的摩擦系数急剧降低,甚至出现摩擦阻力瞬时消失,破坏原有力的平衡关系, 使螺纹副不能满足自锁条件,产生微量相对滑动。从式(5)不难看出,位移向 拧紧螺母方向比向拧松螺母方向需要克服更大的阻力,所以,向拧紧螺母方向 滑动的可能性极小,甚至是不可能的。这样多次重复出现微量相对滑动累加, 就会导致预紧力减小,最终连接松动。
4
第三章 防松措施
针对螺纹紧固件松动的问题,人们采取各种积极有效的措施,为螺纹紧固 件的发展注入新的活力。从各种标准和文献中可以看到,螺纹紧固件防松技术 和防松结构很多,总结起来主要包括摩擦防松、直接锁紧、破坏运动副关系和 粘结等几类方法。
3.1 摩擦防松
3.1.1控制预紧力
螺纹紧固件连接的可靠性在很大程度上取决于“扭矩.拉力关系”中极为关 键的拉力(通常称为预紧力)测量而不是取决于扭矩测量。因此控制安装预紧 力是防止螺纹紧固件松动的有效措施之一,这种方法利用螺纹的自锁条件,不
羹∥ L
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j塾 f‘ , rf 图l 螺纹受力分析
妊 t,
F:=Ff tg(^+p。)
(t)
式中 p。一摩擦角,与之对应的摩擦系数为∥。,二者关系为:
∥s2蟾p s
紧固件的质量标准及检验方法

紧固件的质量标准及检验方法紧固件是指在机械设备中用于连接和固定零件的零部件,广泛应用于汽车、航空航天、机械制造、建筑等领域。
由于紧固件的质量直接关系到设备的安全性和可靠性,因此制定一套合理的质量标准和检验方法对于保证产品质量是非常重要的。
一、紧固件的质量标准1. 尺寸标准:紧固件的尺寸标准是保证其与待连接零件匹配和紧固作用的基础。
一般情况下,紧固件的尺寸标准应符合国际和行业标准,如ISO、DIN、ASME等。
同时,也可以根据具体需求制定企业内部的尺寸标准。
2. 材料标准:紧固件的材料标准是确保其力学性能和耐腐蚀性的基础。
常见的紧固件材料包括碳钢、合金钢、不锈钢等,其材料标准应符合国际和行业标准。
3. 表面处理标准:紧固件的表面处理标准是确保其耐腐蚀性和外观质量的基础。
常见的表面处理方法包括镀锌、磷化、氧化等,其标准应符合国家和行业标准。
4. 强度标准:紧固件的强度标准是确保其承受力和抗疲劳性的基础。
常见的强度标准包括拉伸强度、屈服强度、冲击强度等。
强度标准应符合国际和行业标准。
5. 拉伸标准:紧固件的拉伸标准是确保其连接效果和可靠性的基础。
常见的拉伸标准包括静载拉伸和动载拉伸,其标准应符合国际和行业标准。
二、紧固件的检验方法1. 外观检验:通过目视观察或显微镜观察紧固件的表面是否有明显的缺陷,如裂纹、变形、划痕等。
2. 尺寸检验:使用尺具、千分尺、显微计等工具测量紧固件的尺寸是否符合标准要求。
3. 化学成分检验:使用化学分析仪器对紧固件的材料成分进行检验,以确保其符合标准要求。
4. 强度检验:使用拉力试验机对紧固件的强度进行检验,包括拉伸强度、屈服强度等。
通过加载一定的力来测试紧固件的断裂强度。
5. 耐腐蚀性检验:使用盐雾试验箱对紧固件进行盐雾腐蚀试验,以测试其耐腐蚀能力。
6. 连接性能检验:将紧固件与待连接的零件进行连接,并通过合适的测试方法测试连接的可靠性和抗疲劳性。
7. 动载拉伸检验:使用动态拉伸试验机对紧固件进行动载拉伸试验,以测试其在动态负载下的性能。
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紧固件连接可靠性研究(2018版)技术中心办公室**有限公司前言高端紧固件是指用于高端装备或装备的高端部位紧固件,在汽车领域、特种车辆或特殊用途领域的农机装备,其某些部位的连接和紧固件也涉及高的连接强度、先进的防腐蚀技术以及长寿命等要求,不是普通意义上认为的螺钉螺帽所能够胜任的,而是需要选用高端紧固件。
显而易见,由于使用中的高端紧固件非正常失效可能造成的危害或损失难以估量,所以,如果说质量是紧固件的生命,那么,可靠性就是高端紧固件的灵魂。
针对高端紧固件的连接,尤其是高端装备制造的生产,在实践中人们重视所要求的连接即符合性的要求,更强调连接的适用性要求,也就是说,紧固件在使用时能成功地适合用户的明确的要求和隐含的需求才是高质量的。
保证高端紧固件的可靠性,就要采用系统的方法,实行可靠性工程。
可靠性工程是指为了达到产品的可靠性要求而进行的使用设计(包括选型)、产品设计、生产、试验验证等一系列的工作。
这里特别提出使用设计的问题,是因为高端紧固件产品不同于其他产品,其使用设计和正确选型对于高端紧固件完成设定的功能具有非常重要的意义。
紧固件的连接,根据需要有大有小,大部分是群体使用,要能够适应连接的强度、应力、温度、环境等工况要求,还要受到安装操作空间的限制等等,因此,做好使用设计、正确合理选择高端紧固件的型号规格、防松形式、耐环境方式等是高端紧固件使用中实现可靠性的前提。
这就要求在特别重要的部位,除理论计算连接强度等力学要求外,还要综合考虑冲击、振动等综合特性,以及应力腐蚀、氢脆、耐久性等理化因素,必要时要建立连接可靠性的数学模型,进行理论分析,并根据模拟仿真来进行验证。
汽车紧固件分基础件和重要件两个档次,重要件的质量和使用不当等是造成汽车质量问题的主因,因此做好紧固件可靠性的研究工作至关重要。
紧固件结构简单,品种繁多,约占整车零件数的30%~40%。
它是车辆的主要连接件,约占整车装配的工作量的70%。
正确合理的选用装配紧固件可以优化车辆结构设计,提高装配效率,降低成本,保障车辆行驶的安全性。
目前紧固件可靠性研究方面的资料很多,但比较零散,系统性研究的不多,未对车辆设计人员连接结构设计及装配工艺参数的编制确定提供系统性的参考指导意见。
为提高我公司的工作效率,我们根据设计生产的需要,选取机械设计手册、紧固件选用手册、表面处理手册、国内外紧固件期刊杂志等资料内有关车辆连接设计可靠性相关的内容编制本文件。
由于水平所限,难免有错误和欠妥之处,请相关部门进行批评指正!技术中心办公室2018年8月一、螺纹连接松动的原因[1] (5)1主要包含哪几个方面 (5)2螺纹连接松动的定义及危害 (5)3螺纹连接松动的原因及解决方案 (5)3.1旋转松动的原因及解决方案 (5)3.2非旋转松动的原因及解决方案 (6)4螺纹连接松动的监控 (7)5总结 (7)二、建议取消弹簧垫圈[4] (7)1松动机理 (7)1.1压陷导致的松动 (7)1.2轴向载荷导致的松动 (7)1.3横向载荷导致的松动 (8)2试验介绍 (8)3行业对比 (8)4结语 (8)三、轴向载荷作用下钢/钢螺纹连接的松动行为研究[9] (8)1螺纹联接结构的预紧 (8)1.1螺纹联接结构预紧方法 (9)2螺纹联接结构松动过程国内外研究现状 (9)3微动摩擦学概述 (10)3.1微动及其分类 (10)3.2磨损的分类 (11)3.3常见微动损伤实例 (11)4轴向载荷作用下钢/钢螺纹联接的松动试验研究 (12)4.1螺栓联接结构静态试验 (12)4.2交变载荷对螺栓松动行为的影响 (13)4.2.1松动程度 (13)4.2.2松动曲线 (14)4.2.3螺纹表面扫描电镜形貌 (14)4.3预紧力矩对螺栓松动行为的影响 (15)4.3.1松动程度 (15)4.3.2松动曲线 (15)4.3.3螺纹表面3D形貌 (16)4.4本章小结 (16)四、螺纹紧固件扭矩系数影响因素分析[6] (17)1引言 (17)2影响扭矩系数的因素 (17)2.1被连接件材料、硬度和刚度的影响 (17)2.2螺纹加工精度、牙侧粗糙度、支撑面的大小和粗糙度 (18)2.3表面处理 (18)2.4表面介质的影响 (18)2.5温度的影响 (18)2.7重复装配对摩擦系数的影响 (18)3结论 (19)五、高强度镀锌螺栓扭矩衰减控制技术分析[5] (19)1.1试验材料 (19)1.2试验思路分析 (19)1.3试验结果分析 (20)1.4总结 (20)六、非金属嵌件锁紧螺母的试验研究 [7] (20)1引言 (21)2理论分析 (21)3非金属嵌件螺母的试验研究 (21)4非金属嵌件螺母的防松性能研究 (23)5结论 (23)七、紧固件的工作环境及部分选配问题 (24)1高强度螺栓钢及其制品螺栓应满足要求 (24)2表面处理工艺对螺纹紧固件装配性能有哪些影响 (24)2.1对摩擦系数及夹紧力的影响 (24)2.2对安装扭矩及摩擦系数稳定性影响 (24)2.3部分表面处理工艺对应的摩擦系数推荐经验值 (25)2.4拧紧转速对摩擦系数和轴向夹紧力的影响 (25)3可靠性驱动的紧固件装配方案实施 (25)一、螺纹连接松动的原因[1]1主要包含哪几个方面从原理上说,螺纹连接能够满足自锁条件,在静载荷下不会发生松脱,但在摩擦、冲击、振动或交变载荷作用下,螺纹连接松动现象时有发生。
2螺纹连接松动的定义及危害螺纹连接的本质在于获得合适的夹紧力,以保证被连接件稳定的连接到一起。
所谓松动,是指螺栓连接全部或部分丧失轴向夹紧力,这种松动通常会导致:a)连接部分的分离和脱落;b)连接部分的滑移;c)过度的相对位移和连接部分的碰撞;d)分离产生的噪音及不密封;e)连接处的牢固性降低,导致增大的振动;f)振动导致疲劳断裂;g)高速运转下惯性冲击断裂。
因此,为减少螺纹连接松动失效的危害,其关键在于保证合适及稳定的夹紧力。
3螺纹连接松动的原因及解决方案螺纹连接松动通常分为两种类型:旋转松动和非旋转松动。
3.1旋转松动的原因及解决方案旋转松动由螺纹副的相对移动导致,正常情况下,各紧固件厂家对螺纹摩擦系数均有要求,从而保证螺纹的自锁性能,经相关研究资料表明:对于拧紧装配,我们需要足够的夹紧力来保证装配质量,而适当的螺纹摩擦系数,则有利于螺纹自锁,从而避免螺纹松动,依VW01129大众摩擦系数界限值标准,螺纹摩擦系数低于0.08意味着自锁性能的下降,而M6螺栓,当螺纹摩擦系数为0.052时,自锁能力完全丧失。
如果螺纹摩擦系数满足自锁条件,是否还有旋转松动发生呢?早在1969年德国科学家发现,振动也是螺纹紧固件产生松脱的主要原因之一。
当我们拧紧螺纹紧固件时,(1)当我们拧松螺纹紧固件时,(2)其中,T—螺纹副装配扭矩;F—轴向夹紧力;P—螺纹螺距;d2—螺纹中径;—螺纹摩擦系数;—端面摩擦系数;—端面摩擦圆等效直径。
用公式(1)、(2)得公式(3):(3)通过公式(3)表明,拧松螺母所用到的拆卸扭矩始终小于拧紧螺母所用到的拧紧扭矩。
同样,螺纹紧固件在振动影响下,由于各零件的惯性以及连接件间的相互作用,使螺纹与支承面间的摩擦系数急剧降低,甚至出现摩擦阻力瞬时消失,破坏原有力的平衡关系,使螺纹副不能满足自锁条件,产生微量相对滑动,在同样的横向力的作用下,向拧紧方向的滑移量总要小于向拧松方向的滑移量,经过多次交替横向力的作用,螺纹紧固件向拧松方向的滑移越来越多,最终导致螺纹连接松动。
故针对旋转松动的主要原因,摩擦及振动,既可适当增大摩擦系数,如在螺栓端面增加防滑齿,采用锁紧螺栓或锁紧螺母等;同时,也可直接减小振动影响,如螺栓螺母涂防松胶,或采用机械方式固定螺纹连接,通过在螺纹连接副中加入金属制动元件,或者直接改变螺纹连接副的性质,来将螺纹连接副转变为非运动副。
在实际的应用过程中,通常主要通过以下几种方法来使螺纹连接副变为非运动副的:在螺纹连接中使用开口销或者有开槽的螺帽、在螺纹连接中串联钢丝、使用止动垫圈、冲点、进行铆接、钎焊或者粘接等方法[8],使螺纹连接在振动的条件下减小滑动。
但是,后四种防松装配方法,螺纹连接副的结构就已经遭到破坏,因此,这种结构不能被拆卸,只能一次性使用。
所以,这种防松方法不能用于经常需要拆装的场合,否则,会使成本加大。
3.2非旋转松动的原因及解决方案非旋转松动主要体现在夹紧力的逐渐衰减,主要有五种形式,蠕变、塑性伸长、压溃、热膨胀及磨损。
其中蠕变、塑性伸长,当装配载荷超过螺栓的屈服强度时,螺栓伸长并发生蠕变,导致轴向力的衰减,如果发生,表明螺栓已经接近性能极限,装配工艺或螺纹连接设计不合理,需重新选择。
而压溃,当装配载荷超过被连接件的屈服强度时,被连接件被严重压变形,导致轴向力的衰减,如发生,表明被连接件已接近性能极限,装配工艺或螺纹连接设计不合理,需重新选择。
热膨胀,主要温度的影响,温度变化,依VW01129,摩擦系数与温度有较大关联,针对有机防锈涂层,辅助的润滑剂涂层或混合润滑剂,如PTFE 或PE,在高温时会明显减小摩擦系数。
极端情况下,螺纹升角>3°,拧紧在光滑的部件上,温度>80℃时,会发生自松,故因温度而导致松动,主要为设计不合理,需重新选择。
磨损,多发生在较为粗糙的端面上,端面严重挤压变形后应力释放,导致轴向力的衰减,但磨损发生一般需要一定的时间,故有时很难发现和预防,仍应在螺纹连接设计中对粗糙度及材料耐磨性能详加考虑和规定。
针对螺纹连接的非旋转松动,其主要原因在于设计和装配的不合理,而装配不合理的预防多应在设计中考虑,故针对非旋转松动,仍应在设计中考虑预防。
4螺纹连接松动的监控针对螺纹连接松动的主要原因:摩擦、振动及设计,人们采取各种积极有效的措施,但螺纹连接影响因素较多,且各影响因素波动性较大,故较难实现100%合格不松动;同时,关键位置的螺纹连接又必需保证100%的合格不松动,因此,在装配中,如何有效地对可能的松动进行监控并提前发现便尤为重要。
通过分析整个拧紧过程,过程监控及装配后扭矩衰减监控,是有效监控可能松动风险的两种重要途径。
首先,选择合适的拧紧设备,实现整个拧紧过程的100%监控,扭矩衰减也一定程度上预示了松动的风险。
60%~70%的扭矩衰减发生在拧紧完成的30 ms内,故一般在30 min内对扭矩进行检测,可有效的监控扭矩衰减及松动风险。
依VW01110-2大众康采恩螺纹连接装配和过程保证标准,各类拧紧复检扭矩衰减许可范围如下: A/B类拧紧点,0.8*装配扭矩≤复检扭矩≤1.2*装配扭矩。
C类拧紧点,0.7*装配扭矩≤复检扭矩≤1.2*装配扭矩。
B /C类非米制螺纹或含塑料件连接,0.5*装配扭矩≤复检扭矩≤1.2*装配扭矩。