螺栓預(yù)緊力的控制探討
發(fā)布時(shí)間:2013-01-21
發(fā)布者: 張力 專(zhuān)家
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  螺栓聯(lián)接是機(jī)械裝備裝配中的重要裝配方式,幾乎涉及到機(jī)械的所有部件。因此,螺栓的選用和強(qiáng)度校核是機(jī)械裝備可靠性的重要保證。
  
  隨著我國(guó)機(jī)械裝備事業(yè)的跨越式發(fā)展,伴隨著機(jī)械裝備零部件成本不斷下降,機(jī)械裝備的價(jià)格也越來(lái)越低。如何在降低成本的情況下,保證機(jī)械裝備的質(zhì)量,成為各機(jī)械裝備企業(yè)面臨的重要問(wèn)題。螺栓作為機(jī)械裝備的重要聯(lián)結(jié)件,由于其各特性的不確定性,成為機(jī)械裝備設(shè)計(jì)過(guò)程中降低成本的主要難點(diǎn)之一。
  
  現(xiàn)階段,我國(guó)機(jī)械裝備的螺栓失效問(wèn)題已經(jīng)在聯(lián)結(jié)的高強(qiáng)度螺栓上有所體現(xiàn)。主要失效形式為:安裝發(fā)生滑絲、扭斷、屈服、甚至斷裂等現(xiàn)象;設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生螺栓斷裂,威脅機(jī)械裝備機(jī)組運(yùn)行,嚴(yán)重者甚至造成機(jī)械裝備重大事故。高強(qiáng)度螺栓出現(xiàn)這些問(wèn)題的原因,除了螺栓本身的質(zhì)量不合格外,設(shè)計(jì)過(guò)程中的理論與經(jīng)驗(yàn)不足也不容忽視。
  
  螺栓的預(yù)緊力關(guān)系到被連接件的緊密性和可靠性,過(guò)大或過(guò)小的預(yù)緊力都會(huì)對(duì)連接質(zhì)量產(chǎn)生影響。螺栓預(yù)緊力過(guò)大,會(huì)出現(xiàn)超擰現(xiàn)象;螺栓預(yù)緊力過(guò)小,則保證不了連接強(qiáng)度和質(zhì)量??刂坡菟A(yù)緊力是實(shí)際工作中必須注意的問(wèn)題。

1、通過(guò)擰緊力矩控制預(yù)緊力

  擰緊力與螺栓預(yù)緊力呈線性關(guān)系在,控制了擰緊力矩的大小,就可以通過(guò)
實(shí)驗(yàn)或理論計(jì)算的方法得到預(yù)緊力值。但在實(shí)際中,由于受摩擦系數(shù)和幾何參數(shù)偏差的影響,在一定的擰緊力矩下,預(yù)緊力變化比較大,故通過(guò)擰緊力矩來(lái)控制螺栓預(yù)緊力的精度不高,其誤差約為±25%,最大可達(dá)±40%一般來(lái)說(shuō),控制區(qū)擰緊力矩精度較高的工具是測(cè)力矩扳手和限力扳手。

2、通過(guò)螺母轉(zhuǎn)角控制預(yù)緊力

  根據(jù)需要的預(yù)緊力計(jì)算出螺母轉(zhuǎn)角擰緊時(shí)量出螺母轉(zhuǎn)角就可以達(dá)到控制預(yù)緊力的目的。測(cè)量螺母轉(zhuǎn)角最簡(jiǎn)單的方法是刻一條零線,按魯母轉(zhuǎn)過(guò)幾方的數(shù)量來(lái)測(cè)量螺母角,螺母轉(zhuǎn)角的測(cè)量精度可控制在10°-15°內(nèi)。

3、通過(guò)螺栓伸長(zhǎng)量控制預(yù)緊力

  由于螺栓的伸長(zhǎng)量只和螺栓的應(yīng)力有關(guān),可以排除摩擦系數(shù)、接觸變形、被連接件變形等可變因素的影響。所以,通過(guò)通過(guò)螺栓伸長(zhǎng)量控制預(yù)緊力可以獲得很高的精度,此種方法被廣泛應(yīng)用于重要場(chǎng)合螺栓連接的預(yù)緊力控制。

4、通過(guò)液壓拉伸器控制預(yù)緊力

  使用液壓拉伸器給螺栓施加拉緊力,使螺栓伸長(zhǎng),然后旋合螺 母,待卸下載荷,由于螺栓收縮就可在連接中產(chǎn)生和拉力相等的預(yù)緊力。此種方法可以提高預(yù)緊力的控制精度。液壓拉伸器給螺栓施加預(yù)緊力時(shí)沒(méi)有摩擦力,故該方法適用于任何尺寸的螺栓,而且可以給一組螺栓同時(shí)施加預(yù)緊力,均勻壓緊螺母和墊片,不致出現(xiàn)傾斜而影響預(yù)緊力的精確控制。

5、利用轉(zhuǎn)角控制預(yù)緊力

  利用擰緊力矩與轉(zhuǎn)角的關(guān)系控制預(yù)緊力就是給螺栓施以一定的力矩,然后使螺母轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度,檢查最后的力矩與轉(zhuǎn)角是否滿(mǎn)足應(yīng)有關(guān)系,以避免預(yù)緊不足或預(yù)緊過(guò)度。

  控制預(yù)緊力的力矩轉(zhuǎn)角法為:首先用擰緊力矩控制擰緊過(guò)程,直到擰緊力矩值達(dá)到足夠保證螺母、螺栓和被連接件真正貼緊為止,這時(shí)方能開(kāi)始測(cè)量螺母轉(zhuǎn)角,然后用螺母轉(zhuǎn)角和擰緊力矩同時(shí)控制擰緊過(guò)程。此種方法是利用擰緊力矩和螺母轉(zhuǎn)角給出的信息,可精確控制螺栓的預(yù)緊力,并能發(fā)現(xiàn)安裝過(guò)程中可能出現(xiàn)的擰緊不足或擰緊過(guò)度現(xiàn)象。
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