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螺栓预紧力的控制探讨

螺栓联接是机械装备装配中的重要装配方式,几乎涉及到机械的所有部件。因此,螺栓的选用和强度校核是机械装备可靠性的重要保证。
  
  随着我国机械装备事业的跨越式发展,伴随着机械装备零部件成本不断下降,机械装备的价格也越来越低。如何在降低成本的情况下,保证机械装备的质量,成为各机械装备企业面临的重要问题。螺栓作为机械装备的重要联结件,由于其各特性的不确定性,成为机械装备设计过程中降低成本的主要难点之一。
  
  现阶段,我国机械装备的螺栓失效问题已经在联结的高强度螺栓上有所体现。主要失效形式为:安装发生滑丝、扭断、屈服、甚至断裂等现象;设备运行过程中发生螺栓断裂,威胁机械装备机组运行,严重者甚至造成机械装备重大事故。高强度螺栓出现这些问题的原因,除了螺栓本身的质量不合格外,设计过程中的理论与经验不足也不容忽视。
  
  螺栓的预紧力关系到被连接件的紧密性和可靠性,过大或过小的预紧力都会对连接质量产生影响。螺栓预紧力过大,会出现超拧现象;螺栓预紧力过小,则保证不了连接强度和质量。控制螺栓预紧力是实际工作中必须注意的问题。

1、通过拧紧力矩控制预紧力

  拧紧力与螺栓预紧力呈线性关系在,控制了拧紧力矩的大小,就可以通过
实验或理论计算的方法得到预紧力值。但在实际中,由于受摩擦系数和几何参数偏差的影响,在一定的拧紧力矩下,预紧力变化比较大,故通过拧紧力矩来控制螺栓预紧力的精度不高,其误差约为±25%,最大可达±40%一般来说,控制区拧紧力矩精度较高的工具是测力矩扳手和限力扳手。

2、通过螺母转角控制预紧力

  根据需要的预紧力计算出螺母转角拧紧时量出螺母转角就可以达到控制预紧力的目的。测量螺母转角最简单的方法是刻一条零线,按鲁母转过几方的数量来测量螺母角,螺母转角的测量精度可控制在10°-15°内。

3、通过螺栓伸长量控制预紧力

  由于螺栓的伸长量只和螺栓的应力有关,可以排除摩擦系数、接触变形、被连接件变形等可变因素的影响。所以,通过通过螺栓伸长量控制预紧力可以获得很高的精度,此种方法被广泛应用于重要场合螺栓连接的预紧力控制。

4、通过液压拉伸器控制预紧力

  使用液压拉伸器给螺栓施加拉紧力,使螺栓伸长,然后旋合螺 母,待卸下载荷,由于螺栓收缩就可在连接中产生和拉力相等的预紧力。此种方法可以提高预紧力的控制精度。液压拉伸器给螺栓施加预紧力时没有摩擦力,故该方法适用于任何尺寸的螺栓,而且可以给一组螺栓同时施加预紧力,均匀压紧螺母和垫片,不致出现倾斜而影响预紧力的精确控制。

5、利用转角控制预紧力

  利用拧紧力矩与转角的关系控制预紧力就是给螺栓施以一定的力矩,然后使螺母转过一定的角度,检查最后的力矩与转角是否满足应有关系,以避免预紧不足或预紧过度。

  控制预紧力的力矩转角法为:首先用拧紧力矩控制拧紧过程,直到拧紧力矩值达到足够保证螺母、螺栓和被连接件真正贴紧为止,这时方能开始测量螺母转角,然后用螺母转角和拧紧力矩同时控制拧紧过程。此种方法是利用拧紧力矩和螺母转角给出的信息,可精确控制螺栓的预紧力,并能发现安装过程中可能出现的拧紧不足或拧紧过度现象。

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