緊固件知識:螺栓受力過程及擰緊方法

螺栓擰緊的概念
零件采用螺栓連接的目的就是要使兩被連接體緊密貼合,并為承受一定的動載荷,還需要兩被連接體間具備足夠的壓緊力,以確保被連接零件的可靠連接和正常工作。這樣就需要在擰緊后具有足夠的軸向預緊力(即軸向拉應力)。
螺栓擰緊過程中量的變化:

在螺栓擰緊時,總體的受力情況是,螺栓受拉,連接件受壓。但在受力過程中,受力大小是不同的。大致分為以下幾個階段:

1、在開始擰緊時,由于螺栓未靠座,故壓緊力F為零。但由于存在摩擦力,故扭矩T保持在一個較小的數值。
2、當靠座后(Z點),真正的擰緊才開始,壓緊力F和扭矩T隨轉角A的增加而迅速上升。
3、達到屈服點,螺栓開始塑性變形,轉角增加較大而壓緊力和扭矩卻增加很少,甚至不變。
4、再繼續擰緊,力矩T和壓緊力F下降,甚至螺栓斷裂。

螺栓擰緊方法
1、扭矩控制法:扭矩控制法,它是當擰緊力矩達到某一設定的控制值Tc時,立即停止擰緊的控制方法。預緊力正確度±25%。
2、扭矩轉角控制法:首先把螺栓擰到一個不大的扭矩后,再從此點,擰一個規定的轉角的控制方法。預緊力正確度±15%。優點在于:摩擦阻力的不同,僅影響測量的轉角起點。即摩擦力對螺栓軸向預緊力的影響不復存在。
3、屈服點控制法:是通過對擰緊扭矩/轉角曲線斜率的連續計算和判斷來確定屈服點。當斜率下降到一定值(一般定義,當其斜率下降到最大值的二分之一時)說明已達到屈服點,立即停止擰緊。預緊力正確度±8%以內。
屈服點擰緊方法缺點在于很容易引起螺紋脫口。原因在于: a屈服點擰緊法,其擰緊應力將接近保證應力。b用淬硬芯棒比用相應等級的螺栓測試螺母所得到的脫口強度要高。

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