螺栓基本拧紧技术
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螺栓基本知识
防松紧固件：
异形牙螺母、镶圈螺母、开槽螺母、带齿螺栓 （螺母）
第六部分 螺纹孔深度加工及攻丝注意事项
螺纹孔加工尺寸和深度计算 普通螺纹手动攻丝方法及注意事项
普通丝锥攻螺纹中常出现的问题
案例三
在转角法中，转角已达到设定值，而最终力矩值超小 出了监控范围（70-110 N· m）机器报警？？？
4.6、加强过程控制
首检
巡检
第五部分 螺纹常见的失效形式与预防措施
常见的失效形式
防止松动的有效措施
5.1 螺纹联接的常见失效形式:
松动 装配拉长
疲劳断裂
延迟断裂
装配断裂
装配脱扣
过载静断
支承面摩擦力 矩TW 轴力
2）螺纹副摩擦力矩TS
T = Ts + Tw 注：轴向力所产生的力矩为 零。
轴力
螺纹副摩擦 力矩TS
2.4、拧紧力矩和紧固轴力的关系
紧固轴力Ff （预紧力）的计算： 弹性区域内 T = K Ff d
紧 固 轴 力 Ff 塑性区
Fmax Kmin Kmax
弹性区
Fmin
连接零件 角螺栓和螺母 凸缘螺栓和螺母
扭矩系数 K
有润滑
0．18 0．23
无润滑
0．26 0．31
4.5.3 零部件质量的影响
零部件的质量对拧紧力矩的也有一定的影 响，如螺纹烂牙、定位尺寸误差、支撑面变形 等。 例：轮胎螺栓与钢圈的定位误差，易造成 “假扭矩”，即力矩达到要求，在地面滚动后， 力矩急剧下降。 连接件表面存在有杂质、磕碰、毛刺、定位误 差、支撑面变形等，使结合面产生非正常连接，螺 纹结合面将产生咬合现象。使得相同的装配扭矩所 产生的轴向预紧力降低、甚至为零。
汽车螺栓拧紧基础知识
拧紧基础知识培训
案例：1045KR1厢式车后轮螺栓断裂轮胎飞出分析报告
概要
8月4-5日两天，连续接到技术服务部及物流公司反馈信息：
HFC1045KR1厢式车在送车途中出现后轮轮胎螺栓断裂，导致后 轮飞出的重大问题,累积共有 5 台。
序号 底盘号 后桥号
装车 日期
故障 故障 时间 地点
状态
1 56025504 5704330H 05.7.26 05.8.4 长沙 左后轮螺栓全断
22
23
28
32
39
等级性能：
日/韩标准
种类 抗拉强度 Kgf/mm
硬度
4T
≥40
HRB 70~97
7T
≥70
HRC 20~28
对应中国标准
种类
抗拉强度 Kgf/mm
硬度
4.6
HRB 67~95
≥40
4.8
HRB 71~95
无
9T
≥90
HRC 28~34
9.8
≥90
HRC 28~37
螺栓强度计算：
有
适用
控
制
注：后轮轮胎螺栓扭矩标准要求为：287-346N.m
内螺母 工具的拧紧力矩规格：100-300N.m 工艺标准：287-346N.m 装配时：打不紧。 ■ 打不紧——产生剪切、切断螺栓。
外螺母 工具的拧紧力矩规格300-1370N.m 工艺标准287-346N.m 装配时：打过紧。 ■ 打过紧——拉伤螺栓。
（如硼、锰、铬）
淬火并回火 或合金钢淬火并回火 合金钢淬火并回火
化学成分 %
C
P
S
min max max
max
0.2
案例：1045KR1厢式车后轮螺栓断裂轮胎飞出分析报告
概要
8月4-5日两天，连续接到技术服务部及物流公司反馈信息：
HFC1045KR1厢式车在送车途中出现后轮轮胎螺栓断裂，导致后 轮飞出的重大问题,累积共有 5 台。
序号 底盘号 后桥号
装车 日期
故障 故障 时间 地点
状态
1 56025504 5704330H 05.7.26 05.8.4 长沙 左后轮螺栓全断
22
23
28
32
39
等级性能：
日/韩标准
种类 抗拉强度 Kgf/mm
硬度
4T
≥40
HRB 70~97
7T
≥70
HRC 20~28
对应中国标准
种类
抗拉强度 Kgf/mm
硬度
4.6
HRB 67~95
≥40
4.8
HRB 71~95
无
9T
≥90
HRC 28~34
9.8
≥90
HRC 28~37
螺栓强度计算：
有
适用
控
制
注：后轮轮胎螺栓扭矩标准要求为：287-346N.m
内螺母 工具的拧紧力矩规格：100-300N.m 工艺标准：287-346N.m 装配时：打不紧。 ■ 打不紧——产生剪切、切断螺栓。
外螺母 工具的拧紧力矩规格300-1370N.m 工艺标准287-346N.m 装配时：打过紧。 ■ 打过紧——拉伤螺栓。
（如硼、锰、铬）
淬火并回火 或合金钢淬火并回火 合金钢淬火并回火
化学成分 %
C
P
S
min max max
max
0.2
螺纹拧紧技术
【超过15年刀具应用经验，不仅仅是专业】 /
实际目标扭矩通常是屈服扭矩的50% to 85% 用在拴紧弹性区域 90%的加载扭矩用于克服摩擦力 Also known as: 扭矩，垂直扭矩
预紧力正确度± 25%
【超过15年刀具应用经验，不仅仅是专业】 /
内部分析
平均加载 (80%屈服)
如我们恰巧看到螺纹与支承面连接表面，我们注意此处压痕 非常高，因为螺栓伸长远端出现屈服以及这些区域出现崩溃 而使夹紧力减少。
二、螺栓拧紧的方法
【超过15年刀具应用经验，不仅仅是专业】 /
拧紧，实际上就是要使两被连接体间具备足够的压紧力，反映到被拧紧的螺 栓上就是它的轴向预紧力（即轴向拉应力）。而不论是两被连接体间的压紧 力还是螺栓上的轴向预紧力，在工作现场均很难检测，也就很难予以直接控 制，因而，人们采取了下述几种方法予以间接控制。 1.扭矩控制法（T）： 扭矩控制法是最开始同时也是最简单的控制方法，它是当拧紧扭矩达到某一 设定的控制值Tc时，立即停止拧紧的控制方法。它是基于当螺纹连接时，螺 栓轴向预紧力F与拧紧时所施加的拧紧扭矩T成正比的关系。它们之间的关系 可用： T ＝ K F （2） 来表示。其中K为扭矩系数，其值大小主要由接触面之间、螺纹牙之间的摩擦 阻力Fμ来决定。在实际应用中，K值的大小常用下列公式计算： K=0.161p+0.585μd2+0.25μ(De+Di) （3） 其中: p为螺纹的螺距；μ为综合摩擦系数 ；d2为螺纹的中径； De为支承面的有效外径；Di为支承面的内径 螺栓和工件设计完成后，p、d2、De、Di均为确定值，而μ值随加工情况的不 同而不同。所以，在拧紧时主要影响K值波动的因素是综合摩擦系数μ。 有试验证明，一般情况下，K值大约在0.2－0.4之间，然而，有的甚至可能在 0.1－0.5之间。故摩擦阻力的变化对所获得的螺栓轴向预紧力影响较大，相 同的扭矩拧紧两个不同摩擦阻力的连接时，所获得的螺栓轴向预紧力相差很 大（摩擦系数μ对螺栓轴向预紧力的影响参见图4 ）。
螺栓拧紧方法及预紧力控制
化 工 设 备 与 管 道第42卷螺栓拧紧方法及预紧力控制初泰安(扬子石油化工公司芳烃厂,南京 210048)[摘要] 石化、炼油企业装置上的静密封结构以螺栓法兰垫片连接系统为主,检修期间螺栓拧紧方法的选择和预紧力的正确控制对保证装置的安全运行至关重要。
本文介绍了实际生产中常用的扭矩法、螺母转角法和液压拉伸法的基本原理,并给出了各种预紧力的控制方法及其所能达到的精度,对安装和维修有一定的指导意义。
[关键词] 螺栓; 预紧力; 拧紧; 法兰连接 螺栓法兰连接在化工装置中广为应用。
为了保证法兰连接系统紧密不漏、安全可靠地长周期运行,垫片表面必须有足够的密封比压,特别在高温工况下垫片会产生老化、蠕变松弛,法兰和螺栓产生热变形,高温连接系统的密封比常温困难得多,此时螺栓预紧力的施加与控制就显得十分重要,过大或过小的预紧力都会对密封产生不利影响。
螺栓预紧力过大,密封垫片会被压死而失去弹性,甚至会将螺栓拧断;过小的螺栓预紧力又使受压后垫片表面的残余压紧应力达不到工作密封比压,从而导致连接系统泄漏。
因此如何控制螺栓预紧力是生产实际中必须重视的问题。
1 螺栓拧紧方法1.1扭矩拧紧法扭矩拧紧法[1、2]是最常用的螺栓拧紧方法,通过扭矩扳手显示的扭矩值来控制被连接件的预紧力,操作简单、直观。
拧紧螺栓时的拧紧力矩:M=K t Q0d×10-3N m式中:Q0———预紧力,N;K t———计算系数;d———螺栓的公称直径,m m。
Q0=MK t d×10-3N(1)系数K t与螺纹表面及法兰的光洁度、润滑状况、拧紧速度、所用拧紧工具、以及反复拧紧时的温度变化等有关,通常在0.1～0.3之间变化。
K t的变化将导致预紧力Q0也发生较大变化,变化范围大约在40%左右。
所以,如采用扭矩法拧紧螺栓,其计算载荷需要1.3倍最大工作载荷,这必然会造成螺栓直径增大,或数量增加,或提高材质。
这对简化结构、降低成本,减轻其重量都是不利的。
螺丝的种类和拧紧方法
螺丝的拧紧方法１
首先螺丝和拧紧物要干净。有异物不能顺利转动、不能紧密固定。 要观察螺丝有无划伤和毛刺、灰尘等、拧紧用工具是否正确使用？安装用母螺丝側也要同样 确认有无划伤、毛刺和灰尘，如果有的话必须去除，做好准备。 然后开始拧紧，但是尽可能以容易加力的体姿进行作业。只能用小钮距时也一样。不正确的 体态作业也容易扭伤螺丝、每次重新拧紧都会减少螺丝的寿命。另外压力也要注意。一般说 「押：拧＝７：３」。 拧紧时，开始时尽可能有手拧，确认螺丝能否顺利转动。如果开始就用拧紧工具的话，即使 有问题也能拧紧。 当然拧紧母螺丝側的有効拧紧尺寸也要注意，螺丝比有効尺寸长的话螺丝就不能活动。
４
２
２
临时固定的基本是、上下都有拧紧螺丝部时，最上→最下→然后其他顺序。关于加固拧 紧按上記方法。 所有螺丝临时固定后，按顺序加固拧紧。另外，加固拧紧按顺序一点一点反复，拧紧到 必要的扭距！ 临时拧紧要确认全部的螺丝都放进去，从上面放入螺丝的目的是确保安全。
全部螺丝安装后再加固拧紧
拧紧全部的螺丝前，要确认挿入母螺 丝和公螺丝的组合。 这时必须确认固定物的位置。这是职 业工作的做法。
一般的人都认为拧到不动为止，但不知道与螺丝颈部的结合是什么样状况？
※面接触比点 接触好，会减少 松动。
受到螺丝的转动、蓝色部分和红色像拉网一样互相拉伸螺丝。这样的结构使蓝色部分和红色 部分都顺利紧密合在一起拧紧。
拧紧到什么程度为好？ 手机上螺丝是活的（螺丝有时会自然松动・・・・）。 在拧紧的过程中、螺丝向前延伸。用眼看不到、但确实在延伸。这时螺丝正是吃劲的时候。正是 该力量给予了固定力。 如果过于拧紧、就会松弛。固定力会急剧下降。 这时如果再拧的活，就会发生断裂。好容易快要完成的事又失败了，很可惜。 题目是「拧紧到什么程度为好？ 」，但是根据螺丝的尺寸和材質、用途等、具体到数値多少合适难 以下定论。后面另外说明一般的拧紧钮距。
轿车底盘螺栓连接拧紧控制的一般方法share
YES 返工流程 报警
在电动工具系统内 设置控制上下限 作为报警依据 NO
4.3拧紧质量的控制方法--对汇众实施关键扭矩控制方法意见
z z z z z z z
z
有条件的尽量使用过程控制方法。 含有防松胶的和软连接的螺栓不推荐静态扭矩复测法。 过程控制方法的实施，要求电动工具必须有反力夹具或反作用力 臂。 无论哪种方法的实施，必须记录开发过程原始数据（含静态扭矩， 作为扭矩控制备案），开发报告须经客户 ME和SQE批准。 过程控制方法的实施，也必须实施统计过程控制，推荐Xbar－R 图，采样的频率可制定测量计划，报客户 ME和SQE批准。 过程控制方法的实施，也必须定期使用指针扳手巡检，以避免人为 的或系统的错误，巡检计划须报客户 ME和SQE批准。 由供应商编制返工流程，报客户 ME和SQE批准。原则上，在线返 工需更换紧固件，更换紧固件仍然不合格的，下线返修并查找原 因。 统计过程分析中发现Cpk接近1.0时必须分析原因，当Cpk <1.0， 须向客户 ME和SQE报警。重新开发监控范围的，须得到客户 ME 和SQE的批准。
但静态扭矩控制的意义何在？
z
z
2,拧紧过程中的常见问题－－紧固件的标识
生产商 第一个数 = 1/100 的最小抗拉 强度 (N/mm2) 100×8 = 800 N/mm2 第二个数 =屈服强度与最小抗拉 强度之间的关系 0.8 = 80% 两数相乘得出屈服应力 800* 0.8 = 640 N/mm2
3，拧紧工具和使用－－种类
z
手动工具
可控制最终扭矩，配合转角 器，可实现转角扭矩。最近出现 能直接实现转角控制的手动工 具。
z
气动工具
可控制最终扭矩，拧紧效率 高。
z
拧紧技术简介
装配工艺的确定
采用直接控制预紧力的方式控制联接质量是最有效的，但目前还不太可能 在流水线上通过直接控制预紧力来装配螺栓联接，只能通过控制和预紧力相 关的其它参数(如扭矩, 螺栓头或螺母转角,螺栓伸长量)来间接控制预紧力。目 前主要有以下几种装配工艺方法: 扭矩控制法 扭矩-转角控制法 扭矩-斜率控制法（屈服点控制法） 其它的控制方法
扭矩事后易复检 预紧力离散度大 受摩擦系数偏差影响大 螺栓材料利用率低
富奥紧固件分公司
FAWER
典型装配工艺介绍-扭矩法
VW 01126-1规定了弹性区装配标准扭矩值及预紧力最大值和最小值 。内六角螺钉类产品（小支承面）和法兰面螺栓类产品（大支承面）所给 数值有所差别，理论上该值不会造成螺栓屈服，但当装配条件处于以下恶 劣条件时可能达到螺栓的屈服极限。 1. 扭紧力矩超过了标准值 15 %； 2. 螺栓强度为相应强度等级的下限值Rmmin； 3. 摩擦系数 fG=fK=0.1 4. 舍入表的数值偏离实际计算出的数值+ 10 %。
富奥紧固件分公司
FAWER
拧紧工艺的重要性
紧固的三个阶段
设计
+
制造
+
装配
=
整车的正 常运行
-设计是前提 -制造是关键 -装配是最终的保障
富奥紧固件分公司
FAWER
预紧力离散度影响因素
联接副的 摩擦系数
使用的拧 紧工具及它 们的精度
预紧 力离 散
装配 工艺
富奥紧固件分公司
FAWER
拧紧精度分级
FAWER
螺纹紧固件预紧原理
摩擦性能试验机 国外研制此类设备主要公司： 德国Schatz, 德国Reck-Engineering, 美国RS-Technology, 法国Automatic;
基本拧紧技术
标准拧紧曲线
夹紧力
预拧紧
弹性变形 塑性变形 屈服点
贴合点
角度
预拧紧阶段，螺栓头部以及螺纹部分的摩擦力很小，扭矩也非常小，螺栓未被拉 伸
从贴合点开始，随着拧紧角度增加，螺栓被拉伸，相应的夹紧力也同样增加。这 一阶段螺栓的拉伸变形是可逆的，即弹性变形
从屈服点开始，螺栓的拉伸变形超过了螺栓的强度，角度增加，夹紧力不再增加， 螺栓发生不可逆变形，即塑性变形
CP 和 CPK 计算
In capability calculations-we compare the natural variation to the tolerance demands in the application. Capability calculations
Sigma=0.165 (For Cp, 6Xsigma should smaller than 16.2-13.8=2.4X75%=1.8Nm.)
Accuracy calculations: % 3 sigma=3 X sigma/mean value X 100 = +/- % % 6 sigma=6 X sigma/mean value X 100 = %/2=+/- %
(100 =100% of the tolerance interval)
value. Accuracy comes from the specified times of tightening of the specific tool. 2 In capability calculations-we compare the natural variation to the tolerance demands in the application. Cp and Cpk is the process capability indexes of a tool. When calculating Cpk also the target value is considered. When calculating Cpk also the target value is considered.
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基本拧紧技术
1
2018-06-11
为什么使用螺栓连接
• 装配简单
• 拆卸方便
• 效率高 • 成本低
2018-06-11
装配工作按精度等级分为三类源自安全等级质量等级客户定义等级
4
2018-06-11
螺栓连接的受力
剪切
5
2018-06-11
拉伸
为了拧紧螺栓, 必须施加力以便拧紧螺母/螺丝
6
2018-06-11
14
2018-06-11
The 50-40-10 规则
螺栓头下摩擦力 50%
夹紧力 10%
90% 的扭矩用于克 服摩擦力 螺纹副中 40%
扭矩
100%
15
2018-06-11
夹紧力与摩擦力的关系
通常的情况
螺栓头下摩擦力 50%
在螺栓头下加润滑油 螺栓头下摩擦力 45% 螺纹副中有杂质 螺栓头下摩擦力 50%
A. 硬连接：到达贴合点后，旋转30
以内达到目标扭矩
B. 软连接：到达贴合点后，旋转2
圈以上达到目标扭矩
扭矩的过扭程度受连接件硬度以及 工具转速影响。
目标扭矩
旋转角度
23
2018-06-11
软、硬连接
扭矩
过扭
目标 硬连接 软连接
均值偏差
贴合点
角度
2018-06-11
如何在一个连接件上测量扭矩
动态扭矩:在拧紧螺栓的同时用在线式扭矩传感器测量 静态扭矩:安装后用扭矩扳手测量
.
公制螺纹
19
2018-06-11
弹性松弛会影响夹紧力
Time
材料弹性松弛会使夹紧力衰减!
2018-06-11
21
2018-06-11
衰减
牛米
工具断开 衰减
时间
• 60-70%的衰减发生在30毫秒以内
22
2018-06-11
软连接、硬连接
Joint characteristics can also define the tool type required (ISO 5393)
测量拧紧效果
T 我们能够测量的是扭矩T
F
F F
我们想要得到的是夹紧力F
F
7
2018-06-11
扭矩－夹紧力
• 旋转螺母或螺丝使螺杆受力伸长 • 螺杆伸长产生的夹紧力把连接件夹紧
• 我们需要的是连接件中的夹紧力
8
2018-06-11
螺拴与连接件的关系
9
2018-06-11
Joint Diagrams
25
2018-06-11
静态扭矩
T (Nm)
动力工具 输出扭矩
92 94 91 92 94 92 92 扭力扳手 静态扭矩 103 106 103 100 100 103 100 X=102,14 =2,27
(A)工具输出 120 (动态扭矩) 110 100 80 60
(B) 扭力扳手 (静态扭矩)
螺纹副中摩擦力 40%
10%
螺纹副中摩擦力 40%
夹紧力 15%
螺纹副中摩擦力 45%
5%
16
2018-06-11
一定要确保施加的扭矩达到最小需要扭矩
• 夹紧力一定要高于外部载荷 • 安全余量载荷的影响因素: – 振动 – 摩擦力的变化 – 连接件尺寸变化 – 拧紧精度
17
2018-06-11
施加的扭矩不要超过使用极限
均值 标准偏差 (Sigma) 3 Sigma
27
2018-06-11
软连接
装配 (动态) 100.2 100.5 100.7 100.3 100.4 100.8 100.5 100.2 100.2 100.4 100.42 0.21 0.63
手测 (静态) 88 84 92 86 90 88 86 85 84 84 86.7 2.8 8.3
σδ1
δ1
δ2
变形
12
2018-06-11
Joint Diagrams
施加的扭矩并不象夹紧力那么简单
力 (F), 力臂 (L) = 扭矩(M) 螺栓旋转的越多，得到的扭矩越大
但是,
• 90% 的扭矩被摩擦力消耗 • 只有10%的扭矩转化为夹紧力
夹紧力, 10% 螺纹副中的摩 擦了, 40% 螺栓头下表面的 摩擦力, 50%
扭矩
扭矩 = OK 角度 = 过低
扭矩 = OK 角度 = 过高
角度
32
2018-06-11
结论：
螺栓装配质量对产品的最终质量有着直接影响
Clamp force
为了得到质量合格的拧紧连接– • 拧紧扭矩必须精确 • 连接件质量必须得到监控
Friction in threads Friction under nut or head
螺拴和连接的变形
压力
力 拉力
连接件压 缩
螺栓拉伸
压缩量
伸长量
10
2018-06-11
Joint Diagrams
螺栓连接的变形关系
力
预 紧 力
螺栓伸长δ1
连接件 压缩δ2
变形
11
2018-06-11
Joint Diagrams
轴向工作载荷的影响
力 螺栓受力 增加部分
夹紧力 减少部分
工 作 载 荷
原因:静态摩擦力
40
20 时间
X=92,43
=1,13
26
2018-06-11
硬连接
装配 (动态) 102.6 102.6 101.4 101.2 102.4 100.9 102.1 102.4 101.0 101.8 101.84 0.67 2.01
手测 (静态) 112 110 111 110 113 109 110 111 113 112 111.1 1.4 4.1
均值 标准偏差 (Sigma) 3 Sigma
28
2018-06-11
扭矩和角度 OK
扭矩 = OK 角度 = OK
扭矩
角度
30
2018-06-11
扭矩 OK, 角度过低
扭矩
扭矩 = OK 角度 = 过低
扭矩 = OK 角度 = OK
角度
31
2018-06-11
扭矩 OK, 角度过高
扭矩 = OK 角度 = OK
• 施加的扭矩过大会使螺 栓过度伸长 • 安全余量取决于:
– 拧紧精度 – 材料等级
Torque
Angle of rotation
18
2018-06-11
螺栓标识系统
生产商 第一个数 = 1/100 的最小抗拉 强度 (N/mm2) 100×8 = 800 N/mm2 第二个数 =屈服强度与最小抗拉 强度之间的关系 0.8 = 80% 两数相乘得出屈服应力 800* 0.8 = 640 N/mm2
33
2018-06-11
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为什么使用螺栓连接
• 装配简单
• 拆卸方便
• 效率高 • 成本低
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装配工作按精度等级分为三类源自安全等级质量等级客户定义等级
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螺栓连接的受力
剪切
5
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拉伸
为了拧紧螺栓, 必须施加力以便拧紧螺母/螺丝
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The 50-40-10 规则
螺栓头下摩擦力 50%
夹紧力 10%
90% 的扭矩用于克 服摩擦力 螺纹副中 40%
扭矩
100%
15
2018-06-11
夹紧力与摩擦力的关系
通常的情况
螺栓头下摩擦力 50%
在螺栓头下加润滑油 螺栓头下摩擦力 45% 螺纹副中有杂质 螺栓头下摩擦力 50%
A. 硬连接：到达贴合点后，旋转30
以内达到目标扭矩
B. 软连接：到达贴合点后，旋转2
圈以上达到目标扭矩
扭矩的过扭程度受连接件硬度以及 工具转速影响。
目标扭矩
旋转角度
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软、硬连接
扭矩
过扭
目标 硬连接 软连接
均值偏差
贴合点
角度
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如何在一个连接件上测量扭矩
动态扭矩:在拧紧螺栓的同时用在线式扭矩传感器测量 静态扭矩:安装后用扭矩扳手测量
.
公制螺纹
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弹性松弛会影响夹紧力
Time
材料弹性松弛会使夹紧力衰减!
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2018-06-11
衰减
牛米
工具断开 衰减
时间
• 60-70%的衰减发生在30毫秒以内
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软连接、硬连接
Joint characteristics can also define the tool type required (ISO 5393)
测量拧紧效果
T 我们能够测量的是扭矩T
F
F F
我们想要得到的是夹紧力F
F
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扭矩－夹紧力
• 旋转螺母或螺丝使螺杆受力伸长 • 螺杆伸长产生的夹紧力把连接件夹紧
• 我们需要的是连接件中的夹紧力
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螺拴与连接件的关系
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Joint Diagrams
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静态扭矩
T (Nm)
动力工具 输出扭矩
92 94 91 92 94 92 92 扭力扳手 静态扭矩 103 106 103 100 100 103 100 X=102,14 =2,27
(A)工具输出 120 (动态扭矩) 110 100 80 60
(B) 扭力扳手 (静态扭矩)
螺纹副中摩擦力 40%
10%
螺纹副中摩擦力 40%
夹紧力 15%
螺纹副中摩擦力 45%
5%
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一定要确保施加的扭矩达到最小需要扭矩
• 夹紧力一定要高于外部载荷 • 安全余量载荷的影响因素: – 振动 – 摩擦力的变化 – 连接件尺寸变化 – 拧紧精度
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施加的扭矩不要超过使用极限
均值 标准偏差 (Sigma) 3 Sigma
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软连接
装配 (动态) 100.2 100.5 100.7 100.3 100.4 100.8 100.5 100.2 100.2 100.4 100.42 0.21 0.63
手测 (静态) 88 84 92 86 90 88 86 85 84 84 86.7 2.8 8.3
σδ1
δ1
δ2
变形
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Joint Diagrams
施加的扭矩并不象夹紧力那么简单
力 (F), 力臂 (L) = 扭矩(M) 螺栓旋转的越多，得到的扭矩越大
但是,
• 90% 的扭矩被摩擦力消耗 • 只有10%的扭矩转化为夹紧力
夹紧力, 10% 螺纹副中的摩 擦了, 40% 螺栓头下表面的 摩擦力, 50%
扭矩
扭矩 = OK 角度 = 过低
扭矩 = OK 角度 = 过高
角度
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结论：
螺栓装配质量对产品的最终质量有着直接影响
Clamp force
为了得到质量合格的拧紧连接– • 拧紧扭矩必须精确 • 连接件质量必须得到监控
Friction in threads Friction under nut or head
螺拴和连接的变形
压力
力 拉力
连接件压 缩
螺栓拉伸
压缩量
伸长量
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Joint Diagrams
螺栓连接的变形关系
力
预 紧 力
螺栓伸长δ1
连接件 压缩δ2
变形
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Joint Diagrams
轴向工作载荷的影响
力 螺栓受力 增加部分
夹紧力 减少部分
工 作 载 荷
原因:静态摩擦力
40
20 时间
X=92,43
=1,13
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硬连接
装配 (动态) 102.6 102.6 101.4 101.2 102.4 100.9 102.1 102.4 101.0 101.8 101.84 0.67 2.01
手测 (静态) 112 110 111 110 113 109 110 111 113 112 111.1 1.4 4.1
均值 标准偏差 (Sigma) 3 Sigma
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扭矩和角度 OK
扭矩 = OK 角度 = OK
扭矩
角度
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扭矩 OK, 角度过低
扭矩
扭矩 = OK 角度 = 过低
扭矩 = OK 角度 = OK
角度
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扭矩 OK, 角度过高
扭矩 = OK 角度 = OK
• 施加的扭矩过大会使螺 栓过度伸长 • 安全余量取决于:
– 拧紧精度 – 材料等级
Torque
Angle of rotation
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螺栓标识系统
生产商 第一个数 = 1/100 的最小抗拉 强度 (N/mm2) 100×8 = 800 N/mm2 第二个数 =屈服强度与最小抗拉 强度之间的关系 0.8 = 80% 两数相乘得出屈服应力 800* 0.8 = 640 N/mm2
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