紧固件知识:螺栓受力过程及拧紧方法

螺栓拧紧的概念
零件采用螺栓连接的目的就是要使两被连接体紧密贴合,并为承受一定的动载荷,还需要两被连接体间具备足够的压紧力,以确保被连接零件的可靠连接和正常工作。这样就需要在拧紧后具有足够的轴向预紧力(即轴向拉应力)。
螺栓拧紧过程中量的变化:

在螺栓拧紧时,总体的受力情况是,螺栓受拉,连接件受压。但在受力过程中,受力大小是不同的。大致分为以下几个阶段:

1、在开始拧紧时,由于螺栓未靠座,故压紧力F为零。但由于存在摩擦力,故扭矩T保持在一个较小的数值。
2、当靠座后(Z点),真正的拧紧才开始,压紧力F和扭矩T随转角A的增加而迅速上升。
3、达到屈服点,螺栓开始塑性变形,转角增加较大而压紧力和扭矩却增加很少,甚至不变。
4、再继续拧紧,力矩T和压紧力F下降,甚至螺栓断裂。

螺栓拧紧方法
1、扭矩控制法:扭矩控制法,它是当拧紧力矩达到某一设定的控制值Tc时,立即停止拧紧的控制方法。预紧力正确度±25%。
2、扭矩转角控制法:首先把螺栓拧到一个不大的扭矩后,再从此点,拧一个规定的转角的控制方法。预紧力正确度±15%。优点在于:摩擦阻力的不同,仅影响测量的转角起点。即摩擦力对螺栓轴向预紧力的影响不复存在。
3、屈服点控制法:是通过对拧紧扭矩/转角曲线斜率的连续计算和判断来确定屈服点。当斜率下降到一定值(一般定义,当其斜率下降到最大值的二分之一时)说明已达到屈服点,立即停止拧紧。预紧力正确度±8%以内。
屈服点拧紧方法缺点在于很容易引起螺纹脱口。原因在于: a屈服点拧紧法,其拧紧应力将接近保证应力。b用淬硬芯棒比用相应等级的螺栓测试螺母所得到的脱口强度要高。

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