螺栓扭矩 螺栓拧紧扭矩的控制

介绍了螺栓拧紧力矩的设计和工艺要求、螺栓拧紧方法、常用拧紧工具、拧紧力矩检测等。

螺栓连接是机械制造业的一种基本装配方式，广泛应用于工业生产和制造业。也是发动机中最重要的连接方式之一。螺栓连接的质量直接关系到发动机各种连接部件的动力性能、安全性能和密封性能。

为了使螺栓连接更可靠、更准确，最有效的方法是控制扭矩。

1、螺栓扭矩设计、工艺要求

1.1常用标准螺栓的扭矩要求:

表1

1.2普通管螺纹塞的拧紧力矩要求:

表2

1.3常用标准螺栓的公差等级要求:

左边大写字母对应安装指示点左上角的扭矩值，代表螺栓的额定扭矩值。右侧小写字母代表螺栓扭矩的公差等级:

表3

2.螺栓常用的拧紧方法及拧紧力矩控制

拧紧螺栓的方法有很多，常用的有扭矩法(T)、扭矩-角度法(TA)、屈服点控制法(Y1/Y2)、螺栓伸长法。

3.装配期间拧紧工具的选择

为了保证零误差拧紧，可以根据产品的结构特点和装配工艺选择满足设计扭矩要求的拧紧工具，按操作方式分为手持式和固定式两种。

3.1手持式螺丝刀

手持式螺丝刀主要包括一些类型的机械扭矩控制。在最简单的情况下，拧紧力矩受到电机功率和冲击力的限制。

最高阶段可配置带扭矩控制的离合器，精度可达3%(基于标准差)。

3.2固定螺旋切割器

无论是配备高精度定扭矩离合式气动螺旋刀还是电动伺服螺旋刀，都可以设计成固定式。

如果需要采集测量数据，可以通过匹配传感器进行扭矩或角度测量来实现。气动螺旋刀的固定和扭转方式是机械式的，测量过程的设计是监控方式而不是控制方式。

用电动伺服控制螺丝刀，测量装置直接控制过程。根据测量的实际值，将过程指向设定点。有了它，测量精度直接进入反馈回路，然后与装配结果同步。这样精度可以小于1%(基于标准差)。

高精度要求非常高的速度。为了获得高精度的拧紧效果，通常需要设置特别低的拧紧速度。

3.3矢量控制型电动恒扭矩工具

整套电动恒扭矩扳手由一个电动恒扭矩扳手+一个DL控制箱+一根连接电缆+一个操作开关监控器+拧紧时的辅助夹具(包括工件位置传感器和信号输出装置)+专用环和专用套组成。

刀具精度:5%。该工具具有防泄漏报警和提示功能。当螺栓数量和扭矩全部合格后，松开前拧紧辅助夹具。

如果在工作过程中夹具被强行松开以取走零件，则报警并锁定扳手。拧紧过程中可以进行扭矩控制、角度监控和向下旋转角度监控。拧紧过程一步完成，转速可根据实际需要任意编辑。

具有批量计数功能，可与夹具联动，避免遗漏螺栓。具有错误线程检测功能。具有重吹检测功能。拧紧力矩实时显示。具有工具自诊断、故障提示和维护提示功能。

如果扭矩不合格，可以锁紧刀具，等待人工处理，防止不合格产品进入下一工位。完善的拧紧信息反馈，控制箱显示拧紧力矩值，工具有拧紧合格(绿灯)和不合格指示灯(黄灯、红灯)，也可以通过状态监视器上的灯显示。

3.4传感器型固定紧固轴

固定传感器电动伺服数控拧紧轴可实现螺钉拧紧装配过程的自由编程。在螺杆刀具的性能参数内，可以根据不同的拧紧工艺要求，自由设定和调整扭矩、转速、等待时间和旋转方向，实现精确的螺杆紧固。

固定式电动数控螺旋刀具的高精度和全面监控功能，可以最大限度地保证拧紧过程的可靠性。无刷电机驱动技术显著降低了运行成本，从而获得了长寿命的螺旋刀具。同时保证了稳定的动态性能和峰值扭矩输出，是理想的数控拧紧装配工艺选择。

通过内置扭矩和转角传感器，可以在每个拧紧过程中精确控制数控螺旋刀具，并实时记录所有重要的拧紧过程参数。电动数控螺旋切割机基于伺服控制技术，可确保数百万拧紧组件的扭矩精度控制在标准偏差内

4.四种常见的静态扭矩检测方法

扭矩法(t)

扭矩+角度(扭矩角度法，TA)

产量(屈服点法，Y1/Y2)

伸长率(螺栓伸长法)

5.扭力衰减

螺纹连接的本质是通过夹紧力将连接器固定在一起，所以“衰减”的本质是拧紧后夹紧力的减小。我们可以把夹紧力的减小分为放松和放松两部分。(图1)

图1

放松:

松弛是指随着时间的增加，用于连接零件的螺栓的夹紧力比拧紧时的夹紧力减小，但螺栓或螺母不转动。

松散:

松动是指夹紧力减小，使螺栓或螺母向松开方向转动，进一步减小夹紧力。在这种情况下，螺栓或螺母可能会完全松开，这在涉及人身安全时必须避免。

嵌入式:

高应力导致接触面塑性变形，导致夹紧力衰减。

图2

多螺栓连接:

图3

图4

u形螺栓扭矩衰减的可能原因:

(1)钢板弹簧和钢板弹簧底座均为弧形，拧紧后略有间隙。

处理方法:钢板弹簧与钢板弹簧支架的接触部分设计成直的。

(2)板簧的变形和摩擦导致:

1)内部弹性势能的减少；

2)弹簧片之间的摩擦力逐渐减小。

处理方法:预加载钢板弹簧。

6.结束语

随着螺纹连接质量要求的不断提高，正确选择和使用拧紧工具至关重要。

螺栓扭矩的有效控制直接关系到产品(用于螺纹密封零件)的可靠性、安全性和密封性。只有各项指标都能保证，才能更好的保证产品质量。

图5 图5

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