擰螺栓是個技術(shù)活，螺栓的擰緊和控制詳解

張麻子 · 發(fā)表于 2018-6-30 09:20:35

德國人對于工匠精神的嚴(yán)謹(jǐn)與執(zhí)著讓國人稱贊,。有些朋友會問直接擰兩圈半不就完了嘛,？但是事實(shí)是這樣的嗎,？

在多數(shù)的德國高端機(jī)械設(shè)備的工廠里，對于特殊部位組裝時,，關(guān)于擰螺絲，是有嚴(yán)格的操作手冊指導(dǎo)完成的,，施加多大的扭矩都有明確規(guī)范,。

其實(shí)，螺絲在擰緊后,，為了防止松動,，應(yīng)額外施加一個預(yù)緊力，因此松半圈后預(yù)緊力將消除,，螺絲在擰緊后處于彈性形變中,，尤其是在高溫和震動載荷的情況下，長期這樣持續(xù)壓力會產(chǎn)生蠕變,，螺絲變成塑性變形后,，其強(qiáng)度會大幅下降甚至失效。退回半圈是讓彈性形變恢復(fù)一些,，同時消除預(yù)緊應(yīng)力,，以后螺絲在持續(xù)壓力的變形還是在彈性形變之中，產(chǎn)生塑性應(yīng)變和失效的幾率大幅降低,，使螺絲能保持持續(xù)高強(qiáng)度的壓力，而直接擰兩圈半是達(dá)不到這樣的效果,。

再來講述一個細(xì)節(jié)故事：同樣品牌型號的汽車有原裝進(jìn)口和國內(nèi)組裝之分,。在國內(nèi)組裝時一個細(xì)節(jié)讓管理者相當(dāng)頭疼，德國原裝時,，工人擰螺絲嚴(yán)格按照作業(yè)指導(dǎo)書的要求執(zhí)行進(jìn)三圈再退回半圈,；在中國組裝工廠也同樣這樣要求，但組裝工人在最后回半圈時偷懶的比較多,，但這是肉眼看不到的差異,，隨著時間的推移，那個半圈的影響就顯現(xiàn)出來了,。同樣的汽車型號,，國產(chǎn)車的某些部位明顯比進(jìn)口車故障和維修率高。

擰緊過程的簡要分析

1,、541規(guī)則（即50%,、40%、10%）

參見圖A：通常情況下,，在螺栓的擰緊過程中,，實(shí)際轉(zhuǎn)化為螺栓夾緊力的扭矩僅占10%，其余50%用于克服螺栓頭下的摩擦力,，40%用于克服螺紋副中的摩擦力,，這就是“541”規(guī)則,，主要反映夾緊力與摩擦力之間的關(guān)系。但若施加一定的改善措施（如涂抹潤滑油）或螺紋副中存有缺陷（如雜質(zhì),、磕碰等）,，該比例關(guān)系會受到不同影響而改變。

圖A,、541規(guī)則

2,、螺栓連接件的特性

圖B：螺栓連接件特性

擰緊過程的主要變量

1. 扭矩（T）：所施加的擰緊動力矩，單位牛米（Nm）,；

2. 夾緊力（F）：連接體間的實(shí)際軸向夾（壓）緊大小,，單位牛（N）；

3. 摩擦系數(shù)（U）：螺栓頭,、螺紋副中等所消耗的扭矩系數(shù),；

4. 轉(zhuǎn)角（A）：基于一定的扭矩作用下，使螺栓再產(chǎn)生一定的軸向伸長量或連接件被壓縮而需要轉(zhuǎn)過的螺紋角度,。

德國連接專家清晰講解螺栓計算動畫演示——

https://v.qq.com/x/page/k0515jlkwcf&.html

螺栓擰緊的控制方法

1. 扭矩控制法

定義：當(dāng)擰緊扭矩達(dá)到某一設(shè)定的控制扭矩時,，立即停止擰緊的控制方法。

優(yōu)點(diǎn)：控制系統(tǒng)簡單,、直接,，易于用扭矩傳感器或高精度扭矩扳手來檢查擰緊的質(zhì)量。

缺點(diǎn)：控制精度不高（預(yù)緊力誤差±25%左右）,，也不能充分利用材料的潛力,。

2. 扭矩-轉(zhuǎn)角控制法

定義：先把螺栓擰到一個不大的扭矩后，再從此點(diǎn)開始,，擰一個規(guī)定的轉(zhuǎn)角的控制方法,。

優(yōu)點(diǎn)：螺栓軸向預(yù)緊力精度較高（±15%），可以獲得較大的軸向預(yù)緊力,，且數(shù)值可集中分布在平均值附近,。

缺點(diǎn)：控制系統(tǒng)較復(fù)雜，要測量扭矩和轉(zhuǎn)角兩個參數(shù),；且質(zhì)檢部門也不易找出適當(dāng)?shù)姆椒▽Q緊結(jié)果進(jìn)行檢查,。

3. 屈服點(diǎn)控制法

定義：把螺栓擰緊到屈服點(diǎn)后，停止擰緊的一種方法,。

優(yōu)點(diǎn)：擰緊精度非常高,，預(yù)緊力誤差可以控制在±8%以內(nèi)；但其精度主要取決于螺栓本身的屈服強(qiáng)度,。

缺點(diǎn)：擰緊過程需要對扭矩和轉(zhuǎn)角曲線的斜率進(jìn)行動態(tài)的,、連續(xù)的計算和判斷，控制系統(tǒng)的實(shí)時性,、運(yùn)算速度等都有較高的要求,。

viney1985 · 發(fā)表于 2018-6-30 15:38:41

頂大神,，好資料

三葉林 · 發(fā)表于 2018-6-30 19:26:56

感謝樓主分享

胡子碴 · 發(fā)表于 2018-7-3 14:41:27

沒看懂到底怎么擰

一點(diǎn)墨 · 發(fā)表于 2018-7-10 09:20:55

剛好碰到了這類問題

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