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如何确定螺丝安装扭矩?

发布日期:2025-12-16 13:42:27   浏览量 :8
发布日期:2025-12-16 13:42:27  
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SunTorque智能扭矩系统,重新定义螺栓锁紧及扭矩控制方式!


螺丝安装扭矩的确定是一个系统性的工程决策过程,核心目标是在螺栓中产生一个适当、稳定且可靠的预紧力(夹紧力),以确保连接件在工作载荷下不松动、不泄漏、不疲劳失效。


一、确定安装扭矩的主要方法

1、理论计算法(最根本的方法)

基于扭矩-预紧力公式:

T = K * d * F

T:目标安装扭矩

K:扭矩系数(最关键且多变的参数,通常为0.1~0.3)

d:螺栓公称直径(如M10的d=10mm)

F:所需目标预紧力

如何确定F(预紧力)?

根据连接面的功能要求(如密封性、抗分离性)和螺栓的材料屈服强度来计算。通常,目标预紧力设定为螺栓材料屈服强度下限的70%-90%(对于高要求连接),或更低(对于一般连接),以确保安全余量。

如何确定K(扭矩系数)?

K值综合反映了螺纹副和支撑面的摩擦情况,受润滑、涂层、表面粗糙度影响极大。

精确确定K值需要通过试验测量(在特定条件下,测量扭矩和产生的螺栓轴向力,反推K值)。设计初期可参考经验值或供应商数据。

2、查表法(最常用、最实用的方法)

工程上最普遍的做法是直接查阅权威标准(如ISO、DIN、GB、JIS)、机械设计手册或螺栓/工具供应商提供的扭矩推荐表。

这些表格已经综合考虑了螺栓的强度等级(如4.8、8.8、10.9、12.9)、直径、材质以及常见的摩擦条件(如无润滑、涂油等),并内置了安全系数。

注意:使用查表法时,必须确保你的应用条件(特别是润滑状态)与表格的假设条件一致。

3、试验验证法(对关键连接至关重要)

对于发动机、航空航天、动力总成等安全关键连接,必须通过实物试验来最终确定和验证安装扭矩。

方法:使用螺栓轴向力传感器或超声波预紧力测量仪,在样件上反复测试,找到能稳定产生目标预紧力的扭矩范围。

这种方法可以直接校准摩擦散差的影响,得到最可靠的工艺参数。


二、影响安装扭矩的关键因素

1、螺栓本身因素

强度等级:等级越高(如12.9 vs 8.8),可承受的安装扭矩越大,以产生更大的预紧力。

直径与螺距:直径是扭矩公式的直接乘数,影响最大。细牙螺纹在相同扭矩下可产生稍大的预紧力(因摩擦略有不同)。

表面处理与涂层:镀锌、达克罗、磷化等涂层会显著改变摩擦系数,从而极大影响扭矩系数K。

2、摩擦状态(影响扭矩系数K的最主要因素)

润滑剂:是否润滑、使用何种润滑剂(机油、二硫化钼、专用螺纹脂)对K值影响极其巨大。有润滑时的扭矩可能仅为干态时的50%-70%。

表面粗糙度:螺纹和支撑面越光滑,摩擦越小,相同扭矩下产生的预紧力越大。

3、被连接件因素

材料与硬度:软材料(如铝、塑料)需要小心,过大的扭矩会导致螺纹脱扣或连接件变形。可能需要使用扭矩较低的等级或增加垫圈。

夹紧长度:夹紧长度过短会影响连接的柔韧性,在动态载荷下容易松动,可能需要更高的预紧力。

4、工况与环境因素

载荷类型:承受动载荷、交变载荷或剪切力的螺栓,需要更高的预紧力来防止微动和松动。

温度:高温或低温会改变材料的性能和摩擦系数,可能需要调整扭矩或使用特殊材料。

腐蚀环境:可能需要更高的初始预紧力以补偿未来可能的预紧力损失。

5、装配方法与工具

拧紧策略:是采用扭矩法(控制扭矩)、扭矩-转角法(控制转角,更精确)、还是屈服点法(利用材料屈服)?后两者能更直接地控制预紧力,减少摩擦影响。

工具精度:气动工具、手动扭矩扳手、电动伺服拧紧轴的精度和重复性不同。

拧紧速度:速度过高可能导致测量不准或温度升高影响摩擦。


三、教学理念得到更新

1、明确需求:确定连接的功能(密封、承压、定位)、承受的载荷类型和工作环境。

2、选择螺栓:根据需求选择合适的强度等级、直径和材质。

3、初步确定扭矩:

首选:查阅与你的应用条件最匹配的标准扭矩表。

或:若已知所需预紧力F和估算的扭矩系数K,进行理论计算。

4、考虑修正因素:根据实际的润滑状态、表面处理、被连接件材料等,对查表或计算值进行合理修正。当摩擦条件与标准假设不同时,修正至关重要。

5、试验与验证(关键连接必做):在样件上进行拧紧测试,测量实际产生的预紧力是否满足要求,并优化扭矩值。

6、制定工艺规范:将最终的安装扭矩值、润滑要求、拧紧顺序、工具类型和精度写入装配工艺文件。

核心思想: 安装扭矩不是一个孤立的数字,而是一个系统输出的结果。其最终目标是通过控制“扭矩”这个相对容易测量的过程参数,来间接且稳定地获得“预紧力”这个最终保障连接性能的结果参数。


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