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浅谈装配中的螺栓拧紧力矩（二）
四、螺栓预紧力的控制方法
4.1 通过拧紧力矩控制预紧力
力矩法来控制预紧力的特点是控制目标直观，测量容易，操作过程简便，控制程序简单；
缺点是由于会受到摩擦因数和几何参数偏差的影响，在一定的拧紧力矩下，预紧力值的离散性比较大。
特别是在无摩擦条件下，由于接触凸点局部拎焊可能使螺母系数K变得很大。
因此．如果采用力矩法来控制螺栓联接预紧时，需要使用润滑条件下的力矩法来控制。
拧紧螺母时，要克服螺旋副间的螺纹力矩T1和螺母支撑面上的摩擦力矩T2，故拧紧力矩T=T1+T2。
由理论力学得到预紧的螺纹力矩T1和预紧力F的关系为：T1=Fd2tan(Ψ +ρ)/2
六角螺母支撑面是外径为D1(≈S)、内径为D0的圆环面，对于非磨合圆环面，摩擦力矩为：
T2=μnF（D1^3 -D0^3）/[3(D1^2-D0^2)]
可得：T=T1+T2=Fd2tan(Ψ +ρ)/2+μnF（D1^3 -D0^3）/[3(D1^2-D0^2)]
式中，（D1^3 -D0^3）/[3(D1^2-D0^2)]为圆环面的当量摩擦半径，
ρ为当量摩擦角，d2为中径，μ为升角，μn为支撑面的摩擦系数。
可以看出，拧紧力矩与预紧力呈线性关系，控制了拧紧力矩的大小，就可以计算出预紧力值。
但是由于会受到摩擦因数和几何参数偏差的影响，控制的精度不到位，误差一般会达到40％左右，
所以这种方法只能用在一般密封要求不高的场合。
4.2通过螺栓伸长量控制预紧力
螺栓伸长法就是在拧紧过程中、或拧紧结束后测量螺栓的伸长长度，
利用预紧力与螺栓长度变化量的关系，控制螺栓预紧力的一种方法。
螺栓伸长法的优点是由于螺栓的伸长只与螺栓的应力有关，
不用考虑摩擦因数、接触变形、被联接件变形等可变因素的影响；
缺点是由于在实际工程问题上，测量螺栓的伸长量很不方便，这种方法一般用在需要严格控制精度的场合。
所以，通过此方法可以获得很高的控制精度。
在化工行业，对于法兰联接系统等密封要求高的场合，螺栓伸长法特别适用。
拧紧螺母时，螺栓在预紧力的作用下产生拉伸变形。
在螺栓屈服之前，螺栓在拉伸变形时产生弹性变形，伸长量与预紧力的关系是：
σb=F/Cb=F1le/(EbAb), 式中，σb为螺栓伸长量；
le为螺栓有效长度；Eb为弹性模量；Ab为螺栓横截面积。
可以得出，预紧力与螺栓伸长呈线性关系，且与摩擦因数和被联接件刚度无关，
这样，只需要测量出拧紧前后螺栓的长度就知道了螺栓准确的伸长量，
所以，这种方法控制预紧力的准确值很高。
五、预紧力计算
5.1、液压拉伸法预紧螺栓方式螺栓预紧力的计算
F=σp·As； σp=K1·σp ；σp=K1·σs
K1为预紧系数，一般取K1=0.5~0.7，σs为材料屈服强度
AS为螺栓螺纹有效截面面积，AS=Π·（ds/2）^2
ds为螺栓螺纹危险面计算直径， ds=(d2+d3)/2
d3=d1-H/6 ，H为螺栓螺纹的原始三角高度
所以：F=K1·（6d1+6d2-H）^2·σs/576
由上式可知，决定螺栓预紧力计算值有三个因素：预紧力系数、结构尺寸及材料物理性能。
5.2、扭力扳手力矩法 预紧螺栓方式 螺栓预紧力 的计算
螺栓预紧力的计算
T= k2 · F ·d = T1 + T2 = Fd2tan(λ+ρv)/2+Ff1dm/2=F[d2tan(λ+ρv)+f1dm]/2
T为公称预紧扭力矩，dm=（dw+d0)/2为螺母支承面平均直径，f1为支承面摩擦系数，λ为螺纹升角，
ρv为螺纹当量摩擦角，K2为拧紧力系数（螺母系数），d为螺纹公称直径，F为预紧力。
应用污染物排放标准时，依据项目所属行业、环境功能区、
排放的污染物种类和环境影响评价文件的批准时间确定采用何种标准。
综合性排放标准与行业性排放标准不交叉执行，
即：有行业排放标准的执行行业排放标准，
没有行业排放标准的执行综合排放标准。
实验表明，公称直径，螺纹的粗细对螺母系数K2的影响很小；
而摩擦系数的变化，对螺母系数K2的影响则很大。
摩擦系数的正常变化范围可能导致螺母系数产生+30％的变化。
而摩擦系数的变化，对螺母系数K2的影响则很大。
摩擦系数的正常变化范围可能导致螺母系数产生+30％的变化。
在实际应用中，螺栓联接接触面处在非润滑条件下，
取K2=0．2，螺栓联接接触面处在润滑条件下，
取K2=0．15，则螺栓平均预紧力可通过拧紧力矩算出。
取K2=0．2，螺栓联接接触面处在润滑条件下，
取K2=0．15，则螺栓平均预紧力可通过拧紧力矩算出。
六、螺纹拧紧注意事项
众所周知，规定预紧力的螺纹联接，常用控制转矩法、控制转角法、控制螺栓伸长法来保证准确的预紧力。
在实际装配过程中，常用的螺栓轴向预紧力的控制方法是通过控制转矩来间接地实现对轴向预紧力的控制。
装配时常用的是使用手动指针式扭力扳手或数显式扭力扳手来完成力矩控制的。
随着技术的进步，定转矩气扳机、电动智能拧紧机的应用也越来越多，
在汽车、发动机、工程机械等行业正在逐步推广使用。
在汽车、发动机、工程机械等行业正在逐步推广使用。
在实际操作过程中应注意以下问题：
(1) 成组螺栓、螺母拧紧时，应根据被联接件的形状和螺栓的分布情况，按一定顺序分几次拧紧(一般为2—3次)。
长方形布置的成组螺栓或螺母，拧紧时应从中间开始，逐渐向两边对称地扩展，
圆形或方形布置的成组螺栓或螺母，应对称拧紧。如有定位销，应从靠近定位销的螺栓开始拧紧。
(2) 对于液压系统分体法兰联接螺栓，应手动拧人大于2。
3个螺距后用扳手手动拧紧，或使用低速小转矩的气扳机按照对角的原则分两次至三次紧固，
然后用相应规格的扭力扳手至少转300角达到规定力矩要求。
(3) 有的结构不允许使用气扳机来拧紧。例如拧紧接头体时，必须手动将接头体拧到底，
然后使用相应规格的扭力扳手拧紧到规定力矩，而不允许使用气扳机。
(4) 在联接结构为活动螺母采用锥度密封的胶管或钢管前，应晃动胶管或钢管螺母，
确保其和被联接元件同心，手动拧到底，然后用相应规格的扭力扳手拧紧到规定力矩。
(5) 装配时一定要注意被联接件的材料差异而引起的力矩变化，
严格按不同材料的力矩要求来控制力矩。
(6) 在使用扭力扳手时一定使用规格合适的扳手，例如尽量不要使用0～350 N·m规格的扭力扳手来测量
拧紧力矩要求为100±20 N·111的螺栓，而要选用0～140 N·m规格的扳手。
(7) 当使用定转矩气扳机时，每条气体管路只能联接一个定转矩气扳机；管路不要太长，一般应小于10 m；
管路内径不得太细，至少应大于12．5mm。
管路内径不得太细，至少应大于12．5mm。
定转矩气扳机必须与三联体 (油水分离器) 配合使用，并严禁气体管路出现泄漏现象，
否则会严重影响拧紧力矩的控制精度。
否则会严重影响拧紧力矩的控制精度。
(8) 在装配中使用较多的是先用冲击式气扳机拧紧，再用手动指针式扭力扳手拧到力矩要求。
在二次拧紧过程中，如果控制不好，多数会超过工艺上规定的转矩。
在二次拧紧过程中，如果控制不好，多数会超过工艺上规定的转矩。
所以当使用普通气扳机装配时，也应保证气源的气压稳定，气源应该杜绝跑、冒、滴、漏现象发生，
不同规格螺栓用的气压、空气流量应该不同，对于重要部位的螺栓应以实现定压力、定流量为宜。
(9) 对于一些减振弹性元件的联接部位，一定要注意控制好同一结构中各部位的力矩一致性。
例如驾驶室的固定，既要保证力矩在要求的范围之内，同时还要保证各部位的力矩基本相等；
对于密封部位的多个螺栓也应当如此。
(10) 对于指针式扭力扳手、数显式扭力扳手、定转矩气扳机等必须进行定期校准，
确保工具处于正常状态，否则力矩就会出现偏差。
(11) 在螺栓拧紧过程中，为了不出现漏紧等问题，建议在螺栓拧紧到规定要求后，
关键部位要用油漆做标记，以确保不出现漏紧或随意变动。
(12) 在力矩的测量过程中，静态转矩的测量是原始也是常用的方法，
是装配完成后用指针式扭力扳手手动完成测量的。
是装配完成后用指针式扭力扳手手动完成测量的。
测量的数值受操作者的影响很大，测得的数据往往比实际的转矩要高出一些，这是受静态摩擦力影响造成的。
所以在测量过程中一定要正确操作，注意手感的变化，确保测得数据的准确性。
文章来源：国家工程技术数字图书馆网站
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