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擰緊扭矩是旋轉(zhuǎn)螺釘所需的力。
扭矩法是指用扭矩扳手控制螺釘上的軸向力來控制擰緊扭矩。
有幾種方法可以將零件固定在一起,但螺釘(一種帶有螺紋軸的機械緊固件)仍然是常見的。螺釘(和螺栓)的主要作用是利用擰緊產(chǎn)生的軸向力來固定物體。
通常,扭矩法用于安裝螺釘,這是指用扭矩扳手管理擰緊扭矩以控制螺釘上的軸向力。扭矩扳手很常見,因為它相對簡單且易于使用。
但是,擰緊螺釘和螺栓的控制方法不止一種。
擰緊區(qū)域 在解釋不同的擰緊控制方法之前,讓我們先介紹一下螺釘?shù)摹皬椥詤^(qū)域”和“塑性區(qū)域
”擰緊的含義。
擰緊扭矩(旋轉(zhuǎn)螺釘所需的力)與彈性區(qū)域的軸向力之間的關(guān)系由以下公式表示:
T=kdF
T : 擰緊扭矩 (N·m) – 旋轉(zhuǎn)螺釘所需的力 k : 扭矩系數(shù) – 在相同條件下擰緊螺釘時軸向力的變化量,因此該值越大,變化
越大 d : 螺釘公稱直徑 (m) – 螺紋尺寸
F : 軸向力 (N) – 施加的應(yīng)力或張力
當通過擰緊螺釘逐漸施加軸向力時,螺釘會與力成比例地伸長,直到屈服點。屈服載荷是材料變形后無法恢復(fù)到其原始狀態(tài)的載荷。當力被移除時,螺釘恢復(fù)到原來的伸長率。這稱為彈性區(qū)域。在此范圍內(nèi)擰緊稱為“彈性區(qū)域收緊”。
如果通過將螺釘擰緊到屈服點以上來施加軸向力,則比例關(guān)系消失,并且相對于力的伸長率迅速增加。在這種狀態(tài)下,螺釘會發(fā)生伸長,并且不會恢復(fù)到原來的長度。
力的影響:彈性區(qū)域是指螺釘在受力后仍會恢復(fù)到原來的未變形狀態(tài)。
塑性區(qū)域是當情況不再如此時,螺釘會變形。
如果螺絲繼續(xù)擰緊超過這一點,它會斷裂。這是塑料區(qū)域,在此范圍內(nèi)擰緊稱為“塑料區(qū)域擰緊”。
在彈性區(qū)域擰緊時,螺釘上的軸向力變化很大,因此可以通過扭矩法(和扭矩扳手)反復(fù)使用螺釘。
在塑性區(qū)域擰緊時,螺釘會發(fā)生伸長,這有缺點,不能重復(fù)進行。這種擰緊方法需要時間才能完成,但比彈性區(qū)域擰緊更穩(wěn)定地控制軸向力。它通常用于關(guān)鍵和工業(yè)應(yīng)用,例如汽車發(fā)動機裝配。
方法
擰緊螺釘或螺栓的控制方法有三種:
1. 扭矩法
2.扭矩梯度法
3.旋轉(zhuǎn)角度法
扭矩法是利用緊固扭矩(T)和夾緊力(F)之間彈性區(qū)域的線性關(guān)系的擰緊控制方法。由于這種方法用于在擰緊工作期間控制擰緊扭矩,因此它是一種相對簡單且流行的方法(通常使用扭矩扳手)。
但是,整個擰緊扭矩不起軸向力的作用;其中一些是通過與螺釘?shù)穆菁y面和閥座表面的摩擦而消耗的。因此,軸向力會根據(jù)某些條件而顯著變化,例如表面粗糙度和潤滑條件。即使在以相同的扭矩擰緊時,也需要注意控制摩擦特性。
因此,一般建議采用扭矩法進行螺釘擰緊,在彈性區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生約60%~70%屈服點的軸向力。
旋轉(zhuǎn)角度法通過控制從螺釘頭或螺母的鉤點開始的擰緊旋轉(zhuǎn)角度來調(diào)節(jié)夾緊力。卡點是所需的擰緊扭矩迫使螺釘和閥座表面緊密結(jié)合在一起的點。
該方法在指針刻度(量角器)或電子探測器上計算角度,并用于彈性和塑性區(qū)域的緊固。
擰緊旋轉(zhuǎn)角度與夾緊力的關(guān)系
卡點是螺母擰緊方法的點,在該點上,所需的扭矩作用以與閥座表面緊密接觸。
通常,扭矩法是彈性區(qū)域擰緊的選擇之一,因為它簡單,而且在施加旋轉(zhuǎn)角度時軸向力會發(fā)生變化。但隨著塑性區(qū)域的收緊,由于旋轉(zhuǎn)角度的公差而引起的軸向力變化較小。出于這個原因,有時可以通過視覺控制角度,觀察螺栓或螺母的六邊形形狀。
扭矩梯度法在螺釘上使用超過屈服點的夾緊力。因此,螺釘?shù)纳扉L率相對于該力迅速增加。擰緊扭矩和旋轉(zhuǎn)角度由電氣傳感器檢測。彈性區(qū)域和塑性區(qū)域之間的變化點由計算機計算,并在彈性區(qū)域的極限處進行擰緊。
這種方法需要大型設(shè)備,但變化響應(yīng)材料屈服點時出現(xiàn)。并且變化比扭矩或旋轉(zhuǎn)角度方法小得多。扭矩梯度法需要高擰緊可靠性時使用,例如汽車發(fā)動機和氣缸蓋中的螺栓。
還有其他方法可以擰緊螺絲。一種包括測量伸長率的方法,其中直接假設(shè)螺釘?shù)纳扉L率并以這種方式進行控制。另一種涉及熱量,其中螺釘在高溫下加熱以拉長它。然后,在安裝過程中控制溫度。
每種方法都取決于應(yīng)用,因此對要緊固的零件和影響它們的條件有充分的了解非常重要。
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