螺钉联接的扭力与预紧力的关系
螺纹联接的预紧力及防松

螺纹联接的预紧力及防松摘要:本文主要针对普通螺纹联接的预紧力、防松问题进行分析研究,从而得出可靠的确定用螺栓联接体的预紧力和防松方法。
关键词:螺纹;螺纹联接;预紧力;防松The Pre-stressing Force and Loosening Prevention of Screw Thread CouplingChen Xin Hua(Sinacom Engineering & Manufacturing Group, Shanghai, 201108)ABSTRACT: The analysis of the pre-stressing force and the problem about preventing loosening to common coupling bolts is carried out in this paper. From this passage we can find the way of how to determining the value of bolts’pre-stressing force, also we can know the method of preventing bolts loosening.KEYWORDS: Screw thread, Coupling bolt, Pre-stressing force, Prevent loosening1 前言当今世界,随着微电子、信息工程、网络、航空航天、太空等领域的新兴技术崛起和发展,引起传统技术领域内如机械制造业的剧烈变化,并对最基本的机械零件之一——紧固件的发展也产生了深远的影响。
螺栓)螺母体联接,作为最常用的紧固件之一,在这些新兴技术不断发展的冲击下,顺应着时代的潮流,其机械连接、紧固的安全性方面要求更高,并不断地更新和发展。
众所周知,螺栓螺母体联接是紧固件连接中最基本、最常见的一种结构形式,有着构造简单、成本低、连接可靠、制造装拆方便等诸多优点,在现代工业中被广泛应用。
机械设计——螺纹连接

F 0~1。
静强度条件: sca1d.312F/24s
. 疲劳强度校核
二、 受剪螺栓 Shear bolts
螺纹连接的强度计算4
(承受工作剪力的紧螺栓连接)
这种连接是利用铰制孔用螺栓抗剪切来承受载荷的。螺栓杆与孔壁之间
无间隙,接触表面受挤压。在连接结合面处,螺栓杆则受剪切。
螺栓杆与孔壁的 挤压强度条件为:
1、受拉松螺栓 a、受横向工作载荷的受拉紧螺栓连接
2、受拉紧螺栓
(仅承受预紧力的紧螺栓连接)
b、受轴向工作载荷的受拉紧螺栓连接
(承受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接)
二、受剪螺栓(铰制孔螺栓)
(承受工作剪力的紧螺栓连接)
.
一、 受拉螺栓 Tensile bolts
1. 受拉松螺栓 Loose bolts
S. haft-hub joints
二、螺纹的类型和主要参数
Types and main parameters of screw
1.螺纹的形成:
2.螺纹的分类:
a)按螺旋线方向分: 左旋、右旋
b)按螺旋线头数分: 单线、多线 c)按螺纹在母体的内外表面分: 外螺纹、内螺纹
d)按螺纹的母体分:圆柱螺纹、圆锥螺纹
轿车 飞机机翼 自行车
机床 发动机气缸
锁紧螺母 .
摩托车 化工管道 汽车轮胎
§5-2 螺纹连接的预紧和防松
Tightening and preventing unscrewing of screw joints
螺纹连接的预紧 Tightening of screw joints
螺纹连接的防松 Preventing unscrewing of screw joints
螺栓预紧力

螺栓预紧力螺栓可使用的最大预紧力与下列因素有关:一个螺栓可使用的最大预紧力与螺栓材料品种、螺栓材料热处理、螺栓直径大小等都有关系。
所以,控制预紧力大小很重要。
精准控制螺栓预紧力的方法:1、通过拧紧力矩控制螺栓预紧力的方法拧紧力与螺栓预紧力呈线性关系在,控制了拧紧力矩的大小,就可以通过实验或理论计算的方法得到预紧力值。
但在实际中,由于受摩擦系数和几何参数偏差的影响,在一定的拧紧力矩下,预紧力变化比较大,故通过拧紧力矩来控制螺栓预紧力的精度不高,其误差约为±百分之二十五,最大可达±百分之四十。
2、通过螺母转角控制螺栓预紧力的方法根据需要的预紧力计算出螺母转角拧紧时量出螺母转角就可以达到控制预紧力的目的。
测量螺母转角最简单的方法是刻一条零线,按螺母转过几方的数量来测量螺母角,螺母转角的测量精度可控制在十度-十五度内。
3、通过螺栓伸长量控制螺栓预紧力的方法由于螺栓的伸长量只和螺栓的应力有关,可以排除摩擦系数、接触变形、被连接件变形等可变因素的影响。
所以,通过通过螺栓伸长量控制预紧力可以获得很高的精度,此种方法被广泛应用于重要场合螺栓连接的预紧力控制。
4、通过液压拉伸器控制螺栓预紧力的方法使用液压拉伸器给螺栓施加拉紧力,使螺栓伸长,然后旋合螺母,待卸下载荷,由于螺栓收缩就可在连接中产生和拉力相等的预紧力。
此种方法可以提高预紧力的控制精度。
液压拉伸器给螺栓施加预紧力时没有摩擦力,故该方法适用于任何尺寸的螺栓,而且可以给一组螺栓同时施加预紧力,均匀压紧螺母和垫片,不致出现倾斜而影响预紧力的精确控制。
5、利用转角控制螺栓预紧力的方法利用拧紧力矩与转角的关系控制预紧力就是给螺栓施以一定的力矩,然后使螺母转过一定的角度,检查最后的力矩与转角是否满足应有关系,以避免预紧不足或预紧过度。
6、液压扳手精准控制螺栓预紧力的方法根据锚杆的受力分析,有两种方法。
一种是机械和液压扳手拧紧螺母的使用,穿过滑动面,螺栓伸长;另一种是电气和液压预紧力的方法,使用热膨胀力和液压力螺栓伸长,然后轻松转动螺母,同时消除外部因素,预紧螺栓的弹性发生变形。
螺纹长度与承载预紧力关系__概述说明以及解释

螺纹长度与承载预紧力关系概述说明以及解释1. 引言1.1 概述螺纹连接是一种常见的机械连接方式,广泛应用于各个领域。
在螺纹连接中,螺纹长度和承载预紧力是两个关键因素。
螺纹长度指的是螺母在螺栓上的接触长度,承载预紧力指的是在正常工作状态下施加在连接件上的紧固力。
研究螺纹长度与承载预紧力之间的关系对于确保连接件的安全可靠性具有重要意义。
本文旨在探究不同螺纹长度对承载预紧力的影响关系,并提供相关理论基础和实验结果与讨论,以期为实际工程中的螺纹连接设计和优化提供参考依据。
1.2 目的和意义揭示螺纹长度与承载预紧力之间的关系具有重要科学价值和实际意义。
首先,了解这种关系可以帮助我们更好地选择合适的螺纹长度来满足不同工程需求。
其次,在工程实践中,通过掌握这一关系,我们可以合理调整承载预紧力以实现更高效、更安全的螺纹连接。
1.3 研究背景和现状以往的研究主要集中在螺纹长度对承载能力的影响方面,但对于螺纹长度与承载预紧力之间的关系研究相对较少。
一些先前的文献报道了螺栓预紧力和松动现象之间的关系,然而这些研究并未涉及到螺纹长度这一因素。
因此,本研究旨在填补这一知识空白,并通过实验方法和数据分析来验证螺纹长度与承载预紧力之间的关系。
通过深入探讨这种关系,我们可以为优化螺纹连接提供科学依据,并提高其可靠性和安全性。
2. 理论基础:2.1 螺纹长度概念及作用:螺纹长度指的是螺纹的有效工作长度或牙长。
在机械连接中,螺纹起到连接和固定两个物体的作用,螺纹长度决定了连接件之间可以产生的摩擦力以及所能承受的预紧力大小。
较长的螺纹可以提供更大的接触面积和摩擦力,从而增加连接件之间的稳定性和强度。
2.2 承载预紧力介绍:承载预紧力是指通过对连接件进行适当的拉伸,在约束条件下使得连接处产生预加载状态。
这种预加载状态可以使得连接更加紧密,并在外部负荷作用下避免松动或失效。
承载预紧力主要通过拉伸型连接元件(如螺栓、螺钉等)施加于被联结部分上。
12螺纹连接预紧和防松

S-安全系数。
机 械 基 础
提高螺栓连接强度的措施
1.减小应力幅 措施: 减小 Cb
增大 Cm
均可使
减小
a
2 Cb Cb Cm πd12
F
机 械 基 础
2.减小应力集中 用大的圆角半径或卸 载结构减小应力集中
结构设计和受力分析
3.避免和减小附加弯曲应力。
a)被联接件支承面不平突起 b)表面与孔不垂直 c)钩头螺栓联接
3.6, 4.6, 4.8, 5.6, 5.8, 6.8, 8.8, 9.8, 10.9, 12.9
规则:小数点前数字表示sB/100, 小数点后数字表示10sS/sB 如:5.8级:表示sB=500MPa ,sS=400MPa
螺栓连接的许用应力及安全系数
材料和许用应力
强度计算的许用应力
s
d1
4Fa
式中:d1-螺纹小径(mm);
- 螺栓的许用拉应力(Mpa)。
螺栓连接的强度计算
2. 紧螺栓连接
F
机 械
仅受预紧力的螺栓联接
在拧紧时, F`引起的拉应力:
F
4
d12
基
此外,还有拧紧力矩M引起的切应力。
础
经分析推导可知: 0.5
按第四强度理论计算当量应力,则e 2 3 2 2 3(0.5 )2 1.3
δ-计算对象的挤压面高度
(mm);
力p(-M计pa算) 对象的许用挤压应
螺栓连接件的材料和许用应力 1.螺栓的材料:
一般用途:低碳钢或中碳钢 (Q215~Q275及 35~45)
机
械
重要联接:合金钢( 40Cr、30CrMnTi )
基 础
国标(GB/T 3098.1_2000)规定螺栓按材料的力学性能分出十个等级:
螺栓 预紧力

螺栓预紧力什么是螺栓预紧力?螺栓是一种常用的连接件,在机械设计中起到非常重要的作用。
而螺栓的预紧力是指在正常工作状态下对螺栓施加的力,它是为了保证螺栓连接的紧固性能而施加的。
螺栓的预紧力直接影响着连接的强度和可靠性。
螺栓预紧力的重要性螺栓的正常工作状态是在受到拉伸力的情况下工作,而预紧力可以使螺栓达到一种紧固状态,避免松动和失效。
预紧力对于提高连接件的刚度、传递力矩、抗疲劳和耐久性都起着至关重要的作用。
螺栓预紧力的影响因素螺栓的预紧力受到多种因素的影响,下面将对一些常见的影响因素进行介绍:1. 摩擦系数螺栓紧固时,由于紧固件的接触面存在摩擦,会对预紧力产生影响。
摩擦系数越大,预紧力就越大。
因此,在设计中需要选择摩擦系数合适的连接件。
2. 弹性变形螺栓的弹性变形也会对预紧力产生一定影响。
当螺栓受到拉伸力时,会发生弹性变形,从而产生预紧力。
弹性变形越大,预紧力越大。
3. 拧紧角度螺栓的预紧力还与拧紧角度有关。
通过控制拧紧角度,可以调整预紧力的大小。
在实际应用中,可以通过拧紧角度测力法来实现预紧力的控制和调节。
4. 材料性能螺栓的材料性能也会对预紧力产生影响。
强度越高的材料,预紧力越大。
因此,在选择螺栓材料时需要考虑其强度和耐疲劳性能。
螺栓预紧力的计算方法螺栓的预紧力可以通过以下计算方法进行估算:1.预紧力计算公式:预紧力 = 摩擦系数× 拧紧力2.拧紧力计算公式:拧紧力 = 螺栓直径× 摩擦系数× 系数K3.系数K的计算方法: K = (2π × 摩擦因数× 摩擦半角)/ (正弦摩擦半角 + 摩擦因数× 余弦摩擦角)如何控制螺栓的预紧力?为了保证螺栓连接的可靠性,需要精确控制螺栓的预紧力。
下面是一些常用的控制方法:1.使用合适的紧固工具:使用专用的扭力扳手或液压扳手可以控制螺栓的拧紧力矩,从而实现预紧力的控制。
2.使用平行垫片:在螺栓连接处增加平行垫片,可以在一定程度上调整预紧力的大小。
屈服扭矩计算公式
屈服扭矩计算公式螺栓预紧力本着物尽其用的原则进行计算,在材料性能允许范围呢,拧的越紧越不容易松动。
螺栓预紧力的计算主要考虑螺栓材料的屈服强度、被紧固件的螺纹牙型的强度(剪应力、弯应力)。
首先按照螺栓应力(屈服强度)来计算预紧力及扭矩,同时考虑到材料的许用应力要求,一般规定拧紧后螺纹连接件的预紧力不得大于其材料屈服强度的80%,对于一般连接用的钢制螺栓,推荐的预紧力如下:碳素钢螺钉预紧力Fo=(0.6~0.7)×σ×As合金钢螺钉预紧力Fo=(0.5~0.6)×σ×As式中σ是指螺钉材料的屈服强度,As是指螺钉应力截面积。
螺钉应力截面积计算方法如下:至此螺栓预紧力已计算出来,下面根据预紧力计算螺钉拧紧扭矩。
螺栓拧紧时,力矩T用于克服螺纹副的螺纹阻力矩T1及螺母与被联接件(或垫圈)支承面间的端面摩擦力矩T2,即T=T1+T2,根据摩擦力计算公式f=μN,并简化模型计算,可采用右侧经验公式来计算扭矩,即T=K×Fo×d,其中K是拧紧力系数、d是螺纹公称直径、Fo是预紧力。
拧紧力系数K与螺纹中径、螺纹升角、螺纹当量摩擦系数、螺母与被联接件支承面间的摩擦系数有关。
而这些参数的取值都比较复杂,要准确地计算出K 值,就要通过针对性的试验,同时测得预紧力和紧固扭矩才能间接获得拧紧力矩系数K值。
一般情况下的K值,可参考下表中的数据。
预紧力的大小,除了受限于螺钉材料的强度外,还受限于被联接件的材料强度。
当内外螺纹的材料相同时,只校核外螺纹强度即可。
对于旋合长度较短、非标准螺纹零件构成的联接、内外螺纹材料的强度相差较大的受轴向载荷的螺纹联接,还应校核螺纹牙的强度。
如某型产品弹性元件的固定,因螺钉连接的基材是铝合金,其强度远低于优质碳素结构钢的强度,就应校核铝合金上螺纹牙型的强度,主要是螺纹材料的剪应力及弯应力。
下面以12.9级M10的内六角圆柱头螺钉为例,分布计算,看看此螺钉的拧紧扭矩是多少。
螺栓拧紧到底是为了什么?费了半天劲拧紧的螺栓,原来只有10%的力矩是有效的
螺栓拧紧到底是为了什么?费了半天劲拧紧的螺栓,原来只有10%的力矩是有效的大多数机械工程师进厂实习的第一个工种就是扛着扳手拧螺栓,可是你是否知道,费了九牛二虎之力拧紧的螺栓,只有10%转化为有效的螺栓预紧力。
要把这个解释清楚我们首先要了解下,螺栓为什么要打力矩,然后再解释下"扭矩"、"预紧力"、"摩擦力"在螺栓安装中如何存在的。
1螺栓连接到底是靠什么力我们常说的把螺栓拧紧,其实是给螺栓施加一个力矩。
施加力矩就是我们常说的打力矩。
力矩=力*力臂长度在扳手上用力,其实就是为了给螺栓施加力矩。
但是螺栓之所以能将零件连接,最根本的不是因为受到了"拧力",而是因为螺栓有了一个拉伸力,在螺栓的拉伸力的作用下,两个被连接件紧紧的抱在一起,而且两个加紧的零件的接触面之间还能产生较大的摩擦力,实现了零件的连接。
螺栓拉伸,连接件压紧所以说,打力矩只是一个实现拉伸螺栓的一种途径,是一种最简单,而又可以衡量的方法。
如果能有一种更简单的方法将螺栓直接拉伸并锁紧,那么我相信就不会再使用打力矩的方法了。
因为打力矩真的是一种费九牛只得一好的事情。
2施加的扭矩有多少能转化为有效的预紧力上面我们讲了,打力矩就是为了提高螺栓的拉伸力,那么我们费了半天劲施加的力矩,有多少能真正的转化为螺栓的拉伸力呢?这里我们就来讲讲螺栓连接中的预紧力和摩擦力。
预紧力。
螺栓的属性可以与弹簧相比较。
当弹簧被拉伸时,有一个反作用力试图将其拉回到其最初的形状。
同样螺栓是合金钢金属材料,它是有弹性的,当受到的力越来越大时会变长。
只要这个力小于螺栓材料屈服点,当力减小时螺栓就会恢复到其初始形状。
该力被称为拉伸力,夹紧力或预紧力。
摩擦力。
当螺栓向下旋紧时,旋转的动作会转变成线性的作用,使螺栓被拉伸受力,同时与螺栓接触的地方受到力逐渐上升,摩擦力也会逐渐上升。
比方螺纹之间,旋转的螺栓与固定的连接件之间,都会有非常大的摩擦力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
(原创)螺钉联接的扭力与预紧力的关系 2010-08-29 10:46:05| 分类: 我的论文 | 标签:螺纹 螺钉 力矩 拧紧 联接 |举报|字号 订阅
1、引言 家用电器厂在生产某型产品时,经常出现批头、电批套筒或风批套筒被打断的现象。原因是一些重要零部件如发热管、R型弹簧等的固定都需要用很大的扭力矩来旋紧螺钉,而批头、电批套筒或风批套筒的极限扭力矩不能达到螺钉拧紧的拧紧力矩要求,致使其超过能够承受的最大拧紧力矩而折断。但是,螺钉的拧紧力矩到底需要多大?目前尚没有一个确切的或者令人信服的标准来衡量。
那么,有没有办法给定螺钉比较准确的标准值呢?答案是肯定的。
下面以某产品弹性元件固定螺钉PM5×10为例,来计算它的拧紧力矩。 2、螺纹联接的拧紧力矩 我们知道,在螺栓联接中,只有适当的预紧力才能保证螺栓可靠联接。而预紧力则是通过控制施加于螺钉的拧紧力矩或转角来间接实现的。但是,螺栓轴力与拧紧力矩之间的对应关系严重地受到摩擦条件的影响。摩擦一方面是螺纹自锁防松的必要条件,另一方面摩擦消耗大量拧紧力矩(能量)从而影响螺栓轴力。 拧紧时,扳手或电批(风批)力矩T用于克服螺纹副的螺纹阻力矩T1及螺母与被联接件(或垫圈)支承面间的端面摩擦力矩T2。即
T= T1+ T2=KF0 d ( N·mm)
d——螺纹公称直径 (mm) F0——预紧力 (N) K——拧紧力矩系数 (无量纲) 其中,K值与螺纹中径、螺纹升角、螺纹当量摩擦系数、螺母与被联接件支承面间的摩擦系数有关。而这些参数的取值都比较复杂。要准确地计算出K值,就要通过针对性的试验,同时测得预紧力和紧固扭矩才能间接获得拧紧力矩系数K值。一般情况下,在各种条件下的K值,可参考下表中的数据。
拧紧力矩系数K
摩擦表面状态 K 值 有润滑 无润滑 精加工表面 0.10 0.12
一般加工表面 0.13~0.15 0.18~0.21
表面氧化 0.20 0.24
镀锌 0.18 0.22
干燥加工表面 —— 0.26~0.30
本例中,因为没有具体的实验参数,K按上表取值。由于螺钉拧紧在发热盘铝合金基材上,铝合金的硬度较低,摩擦力较大。故按干燥加工表面无润滑取值,则K值的取值范围是0.26~0.30,取最小值K=0.26。
螺纹联接的预紧力 螺纹联接预紧力的大小,要根据螺钉组受力和联接的工作要求决定。设计时首先要保证所需的预紧力,又不应使联接的结构尺寸过大。一般规定拧紧后螺纹联接件的预紧力不得大于其材料屈服强度σs的80%。对于一般联接用的钢制
螺栓,推荐的预紧力限值如下:
碳素钢螺钉 F0 =(0.6~0.7)σs As (N)
合金钢螺钉 F0 =(0.5~0.6)σs As (N) 式中 σs ——螺钉材料的屈服强度 (MPa) 弹性元件固定螺钉是PM5×10,材料是SWRCH18A,类似于国产20#优质碳素结构钢,性能等级若按4.8级取值,其公称屈服强度σs =320Mpa。
As ——螺纹公称应力截面积 mm2 。
式中 d2 ——外螺纹中径 mm d3 ——螺纹的计算直径,d3 =d1 -H/6 ,其中H为螺纹原始三角形高度 mm。
d1 ——外螺纹小径 mm 查GB196-81《普通螺纹基本尺寸》, PM5×10螺钉的外螺纹小径 d1
=4.134mm, 中径 d2 =4.480mm,螺距p=0.8mm,螺纹原始三角形高
度H=0.866025404p=0.6928203232mm,
所以,d3 =d1 -H/6=4.134-0.6928203232/6=4.01852994613mm。
由此,螺纹的公称应力截面积As 为
F0 =(0.6~0.7)σs As = (0.6~0.7)×320×14.174=2721.408~3174.976(N),取最小值F0 =2721.408(N)
PM5×10螺纹的拧紧力矩: T=KF0 d =0.26×2721.408×5 =3537.3(N·mm) ≈3.5373(N·m) 预紧力的大小,除了受限于螺钉材料的强度外,还受限于被联接件的材料强度。当内外螺纹的材料相同时,只校核外螺纹强度即可。对于旋合长度较短、非标准螺纹零件构成的联接、内外螺纹材料的强度相差较大的受轴向载荷的螺纹联接,还应校核螺纹牙的强度。如某型产品弹性元件的固定,因螺钉连接的基材是压铸铝合金YL113,其强度远低于优质碳素结构钢20的强度,就应校核铝
合金上螺纹牙型的强度,主要是螺纹材料的剪应力及弯应力。螺纹牙型的剪应力及弯应力按如下公式进行校核:
式中 Fw ——最大轴向外荷载,本例中即预紧力F0 (N) D——内螺纹大径(mm) b——螺纹牙根部宽度(mm) b=0.87p=0.87×0.8=0.696mm
kz——载荷不均匀系数 对于本例外螺纹为钢,内螺纹为铝合金的螺纹联接, d/p=5/0.8=6.25<8,故 =6p/d=0.96。
h——螺纹牙的工作高度,为螺纹原始三角形高度H的5/8,即
z——螺纹牙数。本例中,螺钉长度=10mm,弹簧垫圈、平垫片及R型弹簧的总厚度4mm,螺纹的旋合长度是10-4=6mm。螺距p=0.8mm,螺纹的牙数z=6/0.8=7.5,取z=7。[注:螺纹在铝合金中的拧
入深度即旋合长度应为(1.5~2.5)d,照此计算,本例中旋合长度应为9~15mm,而实际长度是6mm,似太短]。
n——材料的安全系数。对于在交变载荷作用下的弹性元件(反复加热——冷却过程中产生的载荷),其固定螺丝也受交变载荷的影响,其安全系数n=1.2~2.0,取较大值,则n=2.0。
YL113能够查到的性能参数是:抗拉强度σb ≥230Mpa,伸长率1%。无疲劳极限和剪切强度。一般伸长率要控制在0.5%以内,σs 按σb/2 取值(因拉压力试验机上没有用于拉伸试验的夹具,所以σs 按此取值),约为115Mpa。
从铝合金基材上截取一块试样,制作成三块截面为5.0×5.0mm的试件(第一次试验的试件截面尺寸是10.0×5.0mm,因拉压力试验机的最大压力达不到试件剪切所需的荷重而将截面减小)在拉压力试验机上做剪切试验,得到YL113的平均剪切强度τj为107.2Mpa。于是:
上述计算说明,按螺钉的材料计算的预紧力紧固螺纹时(此时的拧紧力矩即为3.5373N·m),螺纹牙型承受的剪切应力小于许用剪切压力,即在这种情况下,螺纹牙型的剪切强度是足够的。但螺纹的弯应力远超其抗弯许用应力,其抗弯应力严重不足!因此,需按螺纹牙型的许用弯应力计算螺钉的预紧力。即:
由此推出螺钉在螺纹许用弯应力下的拧紧力矩应为: T=KF0 d = KFw d =0.26×2211.2×5 =2874.56(N·mm) ≈2.88(N·m)≤3.5373(N·m) 以上按螺钉材料的疲劳强度、铝合金上螺纹牙型的抗弯许用应力计算出螺钉的拧紧力矩,分别是3.5373N·m和2.88N·m,应取最小值2.88N·m。
SOP上规定的弹性元件的扭矩范围是2.07~2.52N·m ,小于上述计算值2.88N·m,似嫌小。
家用电器统一使用 HIOS CL-6500PS电批,其扭矩范围是0.3~1.6 N·m, 显然小于2.07~2.52N·m。所以在打R型弹簧螺丝的工位不能使用HIOS CL-6500PS电批。选用好帮手PRO-T55LB风批,其扭矩范围0.7~6.5 N·m,可以满足使用要求。
3、 影响螺钉拧紧力矩的其它因素 除了风批的扭矩范围要满足螺钉的拧紧力矩外,批头能够承受的扭矩及螺钉头部的形状对螺钉拧紧力矩的影响也非常重要,不可忽视。 本例中,批头的最大扭矩应不小于3.0 N·m。前期我们没有注意到这个因素,用普通批头,结果出现了很多批头被打断的现象。 固定弹性元件的螺钉是十字槽盘头螺钉,螺钉头部的十字槽能够承受的扭矩较小,在如此大的扭矩下,容易将十字槽打滑槽。这就是为什么我们有许多螺钉滑槽的原因。如果产品结构允许,建议将十字槽加深,或采用十字槽六角头螺钉,用风批套筒固定,可以有效地避免滑槽的产生。
如果必须按螺钉材料的强度确定拧紧力矩,因为铝合金基材上螺纹的抗弯应力不够,就必须增加螺钉的长度以增加其旋合长度,即增加参与紧固的螺纹牙数,以达到分散发热盘上螺纹牙受力的目的,从而降低螺纹牙承受的弯应力。
4、温度对螺纹联接预紧力的影响
在高温下工作的螺纹联接,还要考虑温差载荷、螺钉和被联接件机械性能的变化、应力松弛等因素的影响。当螺钉和被联接件的线膨胀系数不同,或工作温度不同,或者两者不同时,由于热变形不一致而使螺钉受到额外的温差载荷。家用电器在频繁地加热-冷却过程中,螺钉因温差载荷的影响会产生松动,从而
使联接的紧固作用减小。因此,在设计时必须使剩余预紧力始终大于所要求的值,以保证联接的紧固与紧密。
5、总结
一般情况下,螺栓的拧紧力矩与预紧力可参考国标快速查找(如附表)。但是,对于安全性能要求很高的家用电器,就要准确地确定出螺钉的拧紧力矩与预紧力的关系,其关键任务就是要获得准确的拧紧力矩系数K的值。而要取得
准确的K值,就必须对每一种具体的螺钉进行“拧紧力矩——预紧力”试验。在获得准确的K值后,才能放心地确定生产装配过程中需要的拧紧力矩值,而不是仅凭手“感觉”的方法来确定螺钉是否拧紧,因为手动拧紧螺钉时产生的拧紧力矩大小因人而异,靠感觉不能准确地判断螺钉的松紧。