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夾緊力計算受什麼影響

圖文 更新时间:2024-05-16 16:19:55

夾緊力計算受什麼影響(殘餘夾緊力的可靠性評估方法)1

當您擰緊螺紋緊固件時,需要大量的扭矩來克服螺紋和支撐面(螺母或螺栓頭)下的摩擦。用于克服摩擦的扭矩所占的比例取決于摩擦系數值,但通常在85%到90%之間。

如圖1所示,當摩擦系數在0.12,擰緊螺母/螺栓,隻有約14%的扭矩用于拉伸緊固件,産生夾緊力,86%的扭矩克服摩擦而損失。拉伸緊固件所需要的力矩總是要克服螺紋升角方向帶來的力矩,所以,松開力矩小于擰緊力矩

通常情況下,松開一個新擰緊的緊固件所需的扭矩,比進一步擰緊它所需的扭矩少10%30%

夾緊力計算受什麼影響(殘餘夾緊力的可靠性評估方法)2

下圖所示在擰緊螺紋緊固件後,再将其松開。擰緊扭矩Ton産生一定的夾緊力(F),然後用扭矩Toff松開它。

對于剛擰緊完的緊固件,Ton大于Toff。如果緊固件停留了很長一段時間,摩擦的變化會導緻緊固力矩Toff大于原來的緊固力矩Ton。

夾緊力計算受什麼影響(殘餘夾緊力的可靠性評估方法)3

在應用中,由緊固件提供的夾緊力對裝配的可靠性或結構完整性至關重要。由于夾緊力難以直接監控,所以大量的注意力放在了确保連接的擰緊方式上,以實現一個可預測的夾緊力。

最常用的擰緊方式是使用一個特定的擰緊力矩。在緊固件的屈服點以下,施加的扭矩和緊固件提供的夾緊力之間的關系是線性的。也就是說,扭矩加倍,夾緊力也加倍

擰緊後,由螺栓連接提供的夾緊力會減少。可發生在螺紋不旋轉的情況下,如在應力松弛、嵌入、蠕變和類似的情況下;或者螺栓或螺母旋轉的情況,如自松的情況下。

因此,螺栓松動的問題需要必要的質量控制措施來檢查其擰緊狀态。

在大多數實際應用中,關鍵因素是夾緊力而不是扭矩。

但問題是,沒有低成本的方法來評估緊固件提供的夾緊力,目前通常使用殘餘扭矩來評估擰緊後的質量狀況。

目前有以下三種常用檢測方法:

1、擰緊法

在擰緊的螺栓/螺母上進一步擰緊較小的角度獲得的靜态扭矩到動态扭矩裝化點的扭矩,擰緊的角度一般為5-10°。

夾緊力計算受什麼影響(殘餘夾緊力的可靠性評估方法)4

2、标記法

先在被檢螺栓或螺母頭部與被連接體上劃一道線,确認相互的原始位置。然後将螺栓或螺母松開10°-30°,在用扭矩扳手将螺栓或螺母擰緊到原始位置,獲得最終的擰緊扭矩值。

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3、擰松法

将已經緊固的螺栓/螺母,用扭力扳手進行緩慢的擰松,然後讀取其開始轉動那一刹那的瞬時扭矩值。

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通過研究緊固力矩和擰松力矩之間的基本關系,針對中性連接的結構,可以推導出緊固力矩Ton和擰松力矩Toff與夾緊力F之間的簡單關系,這個公式如下圖所示,

夾緊力計算受什麼影響(殘餘夾緊力的可靠性評估方法)7

等式中的p是螺紋的螺距。例如,如果一個擰緊的M12螺母/螺栓(螺距p = 1.75mm),測量出扭矩Ton為80Nm, Toff值為60Nm,估計夾緊力為36kN。

本質上,二者扭矩值之間的差異越大,螺栓中存在的力就越大。

在維修售後中,确定連接中的螺栓應該擰緊到多少扭矩有時難以獲得。可通過标記法快捷、科學的實現連接結構的可靠性裝配。

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确定連接中存在的殘留夾緊力是決定裝配可靠性和安全性的關鍵因素。

因此,每一種方法的關鍵是,能夠真實評估殘餘力矩值性的準确性。

殘餘扭矩雖然是一種有用的評估工具,但也有一定的局限性,當摩擦條件變化較大時,評估殘餘夾緊力的有效性也将降低。

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