在汽車裝配方面,螺紋緊固方法有三種:扭矩法、扭矩加角法和屈服點法。
其中,扭矩加角度法可以減少螺紋摩擦係數波動引起的預緊力對轉角擰緊的影響,設計預緊力可以達到螺栓屈服強度的80%以上,甚至可以用於螺栓的屈服強度,在汽車底盤的關鍵部件上得到了越來越多的應用。
在常規緊韌體旋轉方式中,螺母是固定螺栓頭的主要緊固物件。 但是,一些特殊的緊固部位,受空間限制,擰緊裝置無法伸入,只能通過夾緊螺母和旋轉螺栓來擰緊。
今天,在相同的裝配環境中,ScrewJun對擰緊螺母和擰緊螺栓所需的扭矩差進行了測試和比較研究,以確保相同的夾緊力。
通常,一般認為擰緊螺栓和擰緊螺母的應力狀態是有區別的,擰緊螺栓的應力可能更大,但實際情況如何呢? 而且從航空緊韌體擰緊手冊中也可以看出,擰緊螺栓比擰緊螺母高10%左右,具體原因是什麼?
1. 問題描述
對於焊接螺母、鉚螺母、焊接螺栓、鉚接螺栓、內螺紋孔等類似場所,您不會糾結於是擰緊螺栓還是螺母。
因為這個類似的地方只能擰上乙個部位:螺栓或螺母(螺柱螺柱和螺母組合),另一部分已經固定好,不能擰緊,只能擰緊這部分的螺栓,擰緊螺栓和擰緊螺母沒有區別,如圖所示。
像下面的螺柱連線,你只能擰螺母。
對於關於是擰緊螺栓還是螺母的爭議是螺栓螺母連線,在這種情況下,螺栓可以擰緊螺栓也可以擰螺母,這樣就會涉及到擰螺栓或螺母的問題,也會涉及擰螺栓還是擰螺母的區別。
這樣就變成了乙個是擰緊螺栓還是螺母的問題,不同的擰緊方法都會對結果產生影響。
2、理論分析
至於是擰緊螺栓還是螺母,通過搜尋相關標準分析,目前還沒有明確說明螺栓還是螺母必須擰緊的標準。
這意味著螺栓和螺母擰緊方法原則上都是可行的。 當然,一般來說,螺栓和螺母是連線的,大家一般都擰螺母。
在受力方面,螺栓和螺母都會受到拉應力和螺紋扭矩施加的扭轉剪下應力,所以理論上講,螺栓和螺母上的力是一樣的。
當然,有些人會說,擰緊螺栓時應力可能會更大。 無論是擰緊螺栓還是螺母,都會受到螺栓預緊力產生的拉應力的影響,以及螺紋扭矩產生的摩擦力矩對螺栓的扭轉剪下應力的影響。 只要摩擦係數和支承面直徑相同,理論上綜合應力應該沒有差異。
其實發現可能存在比較大的差異,主要是對於螺栓來說,螺母的摩擦係數會有所不同,尤其是螺栓頭的支撐面和螺母的支撐面可能不同。 例如,有些螺栓頭有外傾角,螺母實際上可能有外傾角,外傾角的確切尺寸可能存在差異。
從摩擦係數的分析來看,螺栓和螺母的摩擦係數可能不一致,這也會導致擰緊螺栓或擰緊螺母的差異。
螺栓的尺寸和螺母的尺寸也可能不同,如果不注意設計,例如相同的法蘭螺栓和法蘭螺母,螺栓是GBT 166741.標準小系列六角法蘭端麵螺栓,螺母採用GB T 61771、法蘭螺栓的支撐面直徑不一樣,所以擰緊時兩者的等效摩擦直徑會有差異。
從這方面來看,在設計時,盡量選擇螺栓支撐面直徑與螺母支撐面直徑相同的螺栓和螺母。
螺栓穿透便利性考慮,螺栓穿透時,從外面穿透更方便,如果從內穿透,可能需要更多的空間,只需要在外側留出螺母的厚度和螺栓露頭的長度,然後在擰緊時可以考慮防旋轉工裝的長度,以滿足空間要求。
如果螺栓是從內部穿透的,首先對準螺栓孔是比較困難的,空間需要比較大。
考慮到螺栓擰緊的方便性,通過在那一側穿線和擰緊來布置擰緊工具更方便。
從擰緊套筒的角度來看,當螺栓擰緊時,套筒可以選擇很短的套筒。 如果擰緊螺母,就需要考慮螺栓的露頭長度,同時,有些螺栓還具有一定的導向功能,延伸長度會很長,套筒需要選擇更長的套筒,增加成本,甚至降低套筒的剛度。
當然,另一端的長套筒也會用到防旋轉工裝的設計中,所以套筒的選擇基本是一樣的。
擰緊螺栓時,如果不對準,螺栓擰緊時螺栓杆與螺栓孔之間會產生摩擦力,摩擦力矩會增加,因此最終輸入扭矩也會增加。 擰緊螺母根本沒有這種效果。
在航空航天工業中,擰緊螺栓所需的標稱扭矩比擰緊螺母所需的標稱扭矩高10%左右,這是什麼原因呢? 您可以詳細討論分析。
猜猜是因為航空螺栓採用過盈配合,會不會是由於這個原因,還是螺栓支撐面的直徑小於螺母的直徑? 如果您清楚這個問題,歡迎聯絡螺絲進行溝通。
3. 測試驗證
選擇符合質量要求的螺栓螺母組合,輔以被切割的組裝件,在試驗台上進行螺母旋轉和擰緊試驗,模擬真實車輛狀態,對組裝好的零件進行切割,確保擰緊裝置有足夠的空間旋轉螺母。
按扭矩角法擰緊,擰緊扭矩要求為180nm+90°。 擰緊螺母得到的最終工藝扭矩值約為310 Nm,如圖所示。
從上圖可以看出,螺栓的屈服點a為517Nm; B點為初始擰緊扭矩,為180 Nm; C點是最終扭矩根據裝配要求從初始扭矩旋轉90°後的最終扭矩點,扭矩值為305 Nm。
將緊韌體旋轉方式改為螺栓旋轉擰緊,得到扭矩角如下圖所示。
圖3 旋轉螺栓得到的裝配扭矩曲線。
從上圖可以看出,扭矩點c對應的扭矩值已經達到了406Nm,比旋轉螺母最終扭矩331Nm高出75Nm,超額比為226%。
通過這種扭矩角法擰緊試驗,也可以看出擰緊螺栓和擰緊螺母的最終扭矩相差較大。
實車批量裝配、按緊固螺母裝配得到的上扭矩試樣如下圖所示,其扭矩值範圍為319 407 nm。
如下圖所示,在螺紋位置的金相組織中未發現冷變形引起的塑性流變現象,說明螺紋位置無明顯塑性變形,螺栓仍處於彈性變形階段,與試驗曲線一致。
四、螺絲手鈞的經歷
擰緊方法可以是擰緊螺栓或螺母,在擰緊過程中必須指定,否則,在擰緊螺栓或隨意擰緊螺母的情況下,最終結果會大不相同。
在制定工藝時,螺栓被擰緊,螺栓在最終的批量生產中被擰緊。 在制定工藝時,螺母被擰緊,螺母被擰緊,以便最終批量生產。
最好確定是擰緊螺栓還是擰緊螺母設計,最終預緊力原則上能滿足設計要求。
為什麼航空螺栓連線中的緊固螺栓和螺母有區別? 如果有什麼特別的,歡迎加入螺絲鈞交流。
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