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一颗螺栓引发的故!专业相关知识告诉你螺栓怎么才算拧紧了
来源:安博体育能玩吗    发布时间:2024-06-15 23:36:36

  影片前半段讲述了一颗不合格的螺丝,经一系列毫不起眼的细节失误引发了一连串的不安全行为,导致了一个生命的陨落,一个幸福家庭的破灭。

  影片后半段则以“时间能倒流”为假设前提,逐一弥补了每一个细节失误,最终还原了生命的美丽,引人感慨。

  都说千里之堤,溃于蚁穴,别看螺钉个头小(相对所在设备而言),真发起火来脾气可不小,轻则导致意外停机,降低生产效率,重则酿成大祸,造成巨大损失。

  螺栓什么样算拧紧了?其实,是有严格的操作手册指导完成的,施加多大的扭矩都有明确规范。我们今天先从拧紧过程的扭矩和受力来分析。

  参见下图:通常情况下,在螺栓的拧紧过程中,实际转化为螺栓夹紧力的扭矩仅占10%,其余50%用于克服螺栓头下的摩擦力,40%用于克服螺纹副中的摩擦力,这就是“541”规则,主要反映夹紧力与摩擦力之间的关系。但若施加一定的改善措施(如涂抹润滑油)或螺纹副中存有缺陷(如杂质、磕碰等),该比例关系会受到不同影响而改变。

  4. 转角(A):基于一定的扭矩作用下,使螺栓再产生一定的轴向伸长量或连接件被压缩而需要转过的螺纹角度。

  优点:控制管理系统简单、直接,易于用扭矩传感器或高精度扭矩扳手来检查拧紧的质量。

  缺点:控制精度不高(预紧力误差±25%左右),也不能充分的利用材料的潜力。

  定义:先把螺栓拧到一个不大的扭矩后,再从此点开始,拧一个规定的转角的控制方法。

  优点:螺栓轴向预紧力精度较高(±15%),能够得到较大的轴向预紧力,且数值可集中分布在平均值附近。

  缺点:控制管理系统较复杂,要测量扭矩和转角两个参数;且质检部门也不易找出适当的方法对拧紧结果进行检查。

  优点:拧紧精度非常高,预紧力误差能控制在±8%以内;但其精度主要根据螺栓本身的屈服强度。

  缺点:拧紧过程需要对扭矩和转角曲线的斜率进行动态的、连续的计算和判断,控制管理系统的实时性、运算速度等都有较高的要求。

  拧紧一颗螺栓,需要施加一定扭矩旋转一定角度后才能够实现,这部分的扭矩+角度所做功最终转为三个部分:

  一般而言,这三者的比例在10%,40%以及50%,这部分能量的消耗很容易直观的体会到:10%的夹紧力做功体现在螺栓的被拉伸,40%和50%体现了螺纹副以及螺栓头下拧紧后摩擦力导致的发热。

  螺栓的初始设计是按照如上图的比例来分配三者关系的,如果实际的过程中改变了三者的比例关系,会出现扭矩“合格”,夹紧力不合格的情况。

  此时螺纹副摩擦系数降低,摩擦力矩变小,施加的扭矩“转移”给夹紧力,后果有很大的可能是:螺栓拉断或者工件变形。

  涂层材料改变,涂层厚度变化,螺栓/螺钉公差,与螺帽旋转接触面摩擦系数,工具转速,垫片增加/减少等。

  螺栓拧紧是装配环节的重要环节,螺栓/螺母在产品寿命周期内必须稳定连接,否则有可能导致非常严重的质量事故,因为螺栓/螺母失效而导致的安全事故时有发生。

  螺栓常见强度等级如下,如果螺栓制造商供应的螺栓不能够满足对应的强度要求,螺栓连接的安全性也没办法得到保障。

  按照ISO898要求,与螺栓配合的螺纹副/螺母强度要与螺栓本身强度相匹配,比如螺栓强度为10.9的螺栓,应采用强度为10的螺母。

  同样根据ISO898要求,螺母或者有效螺纹连接高度一般大于公称直径D的0.8以上,比如M10的螺栓与之匹配的螺母高度不能低于8mm。

  螺栓/螺母机械强度的测试方法很多,比较权威的方法是依据ISO898-1以及ISO898-2,对于螺栓的机械抗拉强度测试方法如下:固定螺栓两端,通过万能材料试验机产生轴向拉力,通过轴向拉力/轴向拉伸量获得螺栓的机械性能指标。

  滑牙,疲劳失效,涂层失效,螺纹副脱落,电化学腐蚀,拉断,剪断,过度衰减等。