由于空间限制,许多连接结构无法使用扭矩法拧紧以达到所需的性能要求。
图 1 所示的接头由两个钢件和一个中间十字头组成,由 M12 六角法兰螺栓和螺母夹紧在一起。
图1 根据对作用在接头上的力的分析,考虑到嵌入损失和轴向力的影响,接头的最小夹紧力要求为 50 kn。 经过一系列测试,确定扭矩法可实现的夹紧力散射在25 kN至40 kN之间。 如下面的图 2 所示。
图2 由于扭矩法的离散性大,难以满足所需轴向力的影响。 根据经验,确定调查角度方法的拧紧是否符合要求?
角度拧紧是一个两阶段的过程,第一步指定初始拧紧扭矩,也称为拧紧扭矩(其目的是将接头的连接器“拧紧”为金属对金属接触)。 然后定义螺栓螺母的旋转角度,使螺栓被拉伸到屈服点的弹性极限,这一过程消除了由于摩擦引起的夹紧力的散射。
为了定义初始扭矩——角度应该是多少? 通常需要扭矩-角度数据。 该数据的典型图如图 3 所示。
图 3 中偏离直线的点是屈服开始的指标。 在图中所示的情况下,屈服发生在旋转到大约 200° 后。
由于连接器的不均匀性会影响旋转角度,因此需要合适的扭矩才能将连接器安装在一起。
根据图中提供的信息,定义了 15 Nm 的初始扭矩和 180° 的旋转角度。
使用一组5个螺栓进行了一系列测试,结果如图4所示,屈服点处的轴向力约为65kN,满足要求的最小夹紧力为50kN,因此建议采用15nm+180°的拧紧工艺。
图 4:由于需要后续维修,可能需要再次拧紧配件。 研究了重新拧紧对接头性能的影响。
图 5 显示了按照相同角度过程拧紧两次的螺栓的轴向力曲线。
图 5 为了说明这种情况,第二条曲线沿 x 轴移动。 该图显示了将螺栓重新拧紧到塑料区域的有趣功能。
第二次拧紧时的屈服强度高于第一次拧紧时的屈服强度。 将延展性材料的应力施加超过其屈服点将增加下一个循环的屈服强度。
为了进一步研究,同一螺栓按15nm+180°拧紧数次,观察试验情况。 图 6 说明了此测试的结果。
图 6 在第 10 次拧紧应用结束时,螺栓失效。 在这张图中,为了使每条曲线都与其前身相媲美,曲线一直沿 x 轴连续移动,可以看出这十条曲线的形状与图 3 所示的扭矩-转弯曲线相似。
由于在此应用中,螺栓中必须至少有 50 kn,因此显然不希望重新拧紧螺栓 10 次。
随着拧紧次数的增加,该过程已超过最高点,因此建议重复使用不超过两次。
在实际应用中,当扭矩法不能满足设计要求时,角度法可以最大限度地利用螺栓,这是解决工程问题的另一种先进手段。
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