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緊固件知識

緊固件靜、動態扭矩是什么?緊固件動態扭矩問題



發布時間:2019/12/21 14:31:11 點擊次數:352次

緊固件靜態扭矩和動態扭矩的定義

動態扭矩:緊固件在被緊固的過程中測量得到的最大峰值。扳手和動力工具都可以施加動態扭矩,動態扭矩是在緊固的過程中測量的。動態扭矩所產生的軸向預緊力滿足工程上對預緊力的要求。

靜態扭矩:在一個緊固件被緊固好之后,將其在擰緊方向上繼續旋轉的瞬間所需要的扭矩。靜態扭矩是在緊固之后測量的。靜態扭矩標準用來監控生產過程的穩定性。

檢測扭矩:與靜態扭矩相同。

緊固件靜態扭矩和動態扭矩的測量方法

動態扭矩測量方法:

1、通過在緊固工具與被緊固件之間另加的傳感器進行測量。

2、通過緊固工具自身所帶的扭矩傳感器測量;

靜態扭矩測量方法:

用測力扳手(有表盤式,數顯式等類型,SGM大多采用表盤式),在緊固好以后5分鐘內,向緊固件擰緊的方向上擰<5°的角度,所得到的數值。

靜態扭矩和動態扭矩與預緊力之間的關系

1、靜態扭矩會隨著時間的推移而衰減,被緊固件為非金屬時尤為明顯:而且影響靜態扭矩的因素較多,與預緊力之間的線性關系不明顯。

2、動態扭矩不存在隨時間推移而衰減的問題:與靜態扭矩相比,動態扭矩與預緊力之間的線性關系更明顯。

緊固件扭矩的職責分工

1、PATAC負責釋放動態扭矩和初始靜態扭矩

PATAC根據設計要求,并結合實驗結果和路試結果,釋放動態扭矩標準。

2、ME負責釋放靜態扭矩

ME根據PATAC所釋放的動態扭矩,在生產線上以動態扭矩標準的Nominal為目標值來調整緊固工具的扭矩,按照正常生產的方式緊固,測量所得到的靜態扭矩。采用的方法(30組數據),得到靜態扭矩標準的Nominal和公差,從而得到靜態扭矩標準。

靜態扭矩與動態扭矩的書寫格式

1、靜態扭矩

SA-BNM;靜態扭矩應寫為范圍的形式;

例如:S25-35NM;在S與25-30NM之間無空格;

其中S代表Static (靜態的); A代表靜態扭矩的下限,B代表靜態扭矩的上限;NM即扭矩單位: 牛頓.米。

2、動態扭矩

D nominal+/-tolerance NM;動態扭矩寫為名義值+/-公差的形式

例如:D30+/-5NM;在D與30+/-5NM之間無空格;

其中D代表Dynamic(動態的); NM即扭矩單位:牛頓.米;tolerance應為對稱公差,不能設為上下公差不對稱的形式,例如:D30+3/-5NM是不對的。

生產上應該把緊固工具的動態扭矩值以nominal為目標值,而不應該故意偏離名義值。

3、自攻釘的動態扭矩

自攻釘通常采用FDSNS標準( Fully DrivenSeated Not Stripped,即攻到底且不滑牙)。

例如:D 1.5+/- 0.5NM S1 NM MIN FDSNS

其中D代表Dynamic(動態的);其后跟一空格;1.5+/- 0.5NM表示動態扭矩的范圍,1 .5NM僅供生產.上實際設定扭矩的一個參考,并不表示為Nominal值,實際使用的動態扭矩由生產上根據實際狀況調整槍的動態扭矩,但要保證FDSNS標準( Fully Driven SeatedNot Stripped,即攻到底且不滑牙)。

最后注上FDSNS (Fully Driven Seated NotStripped).

緊固件動態扭矩標準的類型

緊固件動態扭矩標準的類型有:普通螺栓螺母、自攻釘和PlateNut、自攻螺栓、涂膠螺栓螺母和自鎖螺母

1、普通螺栓螺母

1.1緊固件扭矩示意圖:

1.2緊固件的阻力矩一端面摩擦阻力矩

承載面越大,其阻力臂越長,相同阻力所產生的阻力矩就越大;因此,承載面直徑大的緊固件,其所需的扭矩大。

1.3軸向預緊力所產生的阻力矩

1.4影響動態扭矩的因素

1.4.1緊固件頭部形狀

隨著頭部承載面直徑的增大,摩擦面不斷增大,達到相同軸向預緊力所需要的扭矩也不斷增大。因此,其他條件相同的情況下,頭部摩擦面直徑大的緊固件所需的扭矩越。

1.4.2緊固件表面的摩擦系數

不同表面處理方法的緊固件其摩擦系數相差很大。但是可以通過加入調節劑來把表面的摩擦系數調整到所需要的范圍。表面電鍍 (白色,黃色,黑色,深綠色)不加摩擦系數調節劑的情況下,摩擦系數為0.3左右;當 表面有油的情況下為0.1左右;表面沒有鍍層的(例如焊接螺栓,焊接螺母)為0.1左右;GM標準為0.1~0.16。

由于 表面摩擦系數對相同扭矩條件下所產生的軸向力有很大的影響,因此對于重要的緊固件需要規定表面摩擦系數的范圍。

1.4.3螺紋之間的實際配合

通常螺紋之間應該為間隙配合。即螺栓表面鍍層后為6h,螺母表面鍍層后為6H,但是由于緊固件本身制造的誤差,以及表面鍍層厚度的誤差,可能會造成緊固件實際為過盈配合或間隙配合。這可能會造成擰不到底或者滑牙。

1.4.4緊固件的特性(自攻,涂膠,自鎖等)

自攻螺栓對應的螺母無螺紋,需要螺栓在螺母上直接攻出螺紋,因此,需要額外加大扭矩。對于螺紋涂有螺紋膠(起防松,或者密封等作用),或者螺母為自鎖螺母,將會造成螺紋間實際配合為過盈配合,因此,需要額外加大扭矩。

2、自攻釘

2.1自攻釘與薄板配合

自攻釘與薄板或者PalateNut和U-Nut配合(鋼板厚度<自攻釘牙矩),其嚙合牙數很少(只有1牙),承載能力很小,容易造成滑牙,因此扭矩必須很小。

2.2自攻釘與厚板配合

自攻釘與厚板配合(板厚>自攻釘牙矩,厚板的材料一般為非金屬),與自攻釘配合的孔的直徑以及 板的厚度的變化會引起所需的動態扭矩的很大波動。直徑變大,以及板變薄容易造成滑牙,反之,容易造成攻不到底。

自攻釘的扭矩一般都較小(一般在1.5+/-0.5Nm左右),緊固自攻釘的槍(氣槍或電槍)在扭矩很小時,其波動量的相對值較大,不易精確控制。

3、自攻螺栓

3.1自攻螺栓動態扭矩

自攻螺栓 (Taptite )由于需要螺栓在光孔基體上強行擠壓出螺紋,因此需要額外增加扭矩。

3.2自攻螺栓的優點:

3.2.1基體螺紋是靠自攻螺栓強行擠出,螺紋間為過盈配合,因此具有良好的防松性能。

3.2.2省去了與螺栓配合的基體的攻絲工序,可以降低一定成本。

3.3自攻螺栓的缺點:

自攻螺栓本身制作成本較高,因此價格較高。

3.4自攻螺栓的常見問題:

自攻螺栓與光孔配合,對于光孔直徑的波動非常敏感,光孔直徑大易造成滑牙,直徑小易造成攻不到底。因此出現滑牙和攻不到底時應首先查光孔的直徑;其次查自攻螺栓的尺寸及實際的動態扭矩等。

4、涂膠螺栓螺母

有些螺栓螺母涂有膠,可以根據需求,涂螺紋鎖緊膠,密封膠,減震膠,防焊渣膠等。

涂膠螺栓螺母,由于涂有膠,造成螺紋間的實際配合為過盈配合,因此需要額外的扭矩來克服阻力,其扭矩比對應的普通螺栓螺母大。

5、鎖緊螺母

Prevailing torgue nUt鎖緊螺母采用螺紋結構變形,使螺母與螺栓的局部配合為過盈配合,螺栓螺母間始終保持有壓應力,從而達到防松的目的。這會使在緊固螺栓、螺母時需要額外的扭矩。其額外扭矩標準一般會在圖紙上明確標出。

影響動態扭矩的因素(被緊固件)

1、設定動態扭矩時不僅要考慮緊固件,還要考慮被緊固件以及緊固件工具。

2、動態扭矩太小,容易引起松動和疲勞斷裂,同時不利于發揮緊固件的潛力:動態扭矩太大,容易引起緊固件屈服,
甚至斷裂,滑牙,以及被緊固件被壓潰。

3、被緊固件的材料硬度,表面粗糙度,表面摩擦系數,被緊固件的結構,都會影響所需要的動態扭矩。同時還要考
慮被緊固件的強度,保證不會被壓潰,進而得到被緊固件所能承受的最大扭矩。

4、動態扭矩標準需要由緊固件和被緊固件共同確定。最小動態扭矩應該保證在客戶使用的過程中不松動,最大扭矩
應保證緊固件以及被緊固件不失效(如屈服,斷裂,滑牙,壓潰,變形等)

5、為了充分發揮緊固件的性能,--般應使緊固件的軸向預緊力為緊固件保證載荷的50~75%。

GM推薦的緊固件動態扭矩標準

影響動鐵扭矩的因素(緊固工具)

不同的緊固工具精度不同,一般情況下,精度由高到底如下:電動槍>氣動槍>脈沖槍。

脈沖槍

1、脈沖槍的原理:

氣動槍和電動槍其原理類似于用手推動扳手擰螺栓:脈沖槍類似于不斷用錘子去敲擊扳手擰螺栓。

2、脈沖槍的優點:用同等輸出扭矩的條件下,尺寸小,重量輕,人機工程好。

3、脈沖槍的缺點:輸出扭矩波動大,噪音較大;

4、脈沖槍的適用范圍:

a拆卸緊固件;

b重型設備上的大緊固件的緊固;

c動態扭矩精度要求低的場合;

5、脈沖槍不適合的范圍

a不適用于自鎖螺母,涂膠螺母,涂膠螺栓,自攻螺栓;

b不適用于重要的緊固件(如對安全和功能有重大影響的緊固件,如PQC值為PS1,PS2和PF1) ;

c不適用于軟連接(如被緊固件為非金屬,或者有非金屬的墊片等)。

如何判定是否松動

緊固件緊固完畢后隨著時間的推移,其靜態扭矩均會衰減。只有在緊固完畢后5分鐘內測得的靜態扭矩值才有意義。時間超過5分鐘后,其測量值均會有較大衰減。因此,靜態扭矩是否衰減并不能作為緊固件是否松動的依據。

對于重要的緊固件,緊固后應在緊固件和被緊固件上用記號筆畫線。如果經過路試或臺架實驗,其記號線發生錯位,則說明松動。如果記號線未發生錯位,則說明未發生松動。

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