3_3夹紧力与扭矩ppt课件

夹紧力与扭矩,2,螺栓装配,螺栓选用规则螺栓强度扭矩与夹紧力的关系影响连接的因素动力工具的影响防错,3,装配的目的？,装配的目的是通过螺栓拧紧，用一个“合适的力”将多个零部件结合在一起使其满足产品的工作特性,4,螺栓规格选型的依据-VDI2230,必须满足装配的工件在受载模式下不失效1，工件不会变形（夹紧力过大）2，零件不会分离3，工件的密封性能完好必须满足螺栓在最大载荷下不失效必须满足在交变载荷下不会疲劳断裂需要考虑到摩擦系数的偏差需要考虑到尺寸1，尺寸太大影响产品美观2，多余的尺寸会影响重量（发动机等）,5,常见的螺栓及螺母强度,对于公制螺纹，ISO898是一个国际标准用来定义碳钢以及合金钢螺栓，螺纹副，螺钉以及螺帽的强度等级对于螺栓，ISO898定义了10个强度等级，从最低的3.6到最高的12.9，而螺帽相应的从4到12有7个不同等级,比如一个等级为8.8级别的螺栓，通常会选择一个等级为8的螺母或者螺纹副来配合,6,螺栓强度,ial20,生产商第一个数=1/100的最小抗拉强度(N/mm2)1008=800N/mm2第二个数=屈服强度与最小抗拉强度之间的关系0.8=80%两数相乘得出屈服应力800*0.8=640N/mm2,公制螺纹,例：M10螺栓的抗拉强度：S=52x3.14=78.5mm2SX800N/mm2=62800N=6280Kg,7,螺栓强度的测试方法,1，低强度螺栓，含碳量较低，有明显的屈服阶段,2，高强度螺栓，含碳量较高，采用等效屈服点,3，测试示意图,8,螺母/螺纹副强度,9,螺母强度测试方法,10,为什么是扭矩？,11,扭矩，夹紧力与摩擦力的关系,Fm=T/(0.16P+(g*0.58*d2)+(Dkm/2)*k)PitchThreadHeadDefinitions：T=Torque（扭矩）Fm=clampingforce（夹紧力）P=pitchofthread（螺距）g=frictionvalueinthread（螺纹副之间的摩擦力）d2=diameterbolt（螺栓的直径）Dkm=sizeofsurfacebolt(nut)-head（螺帽与工件表面的接触面积）Dkm=(dw+dh)/2k=fricitionvaluesurfacebolt-head（螺帽与工件表面之间的摩擦力）,12,扭矩，夹紧力与摩擦力的关系,13,为什么是扭矩？,夹紧力很难直接检测：内力,夹紧力装配成本高：需要力传感器,扭矩和夹紧力有一定线性关系,14,摩擦系数,取决于不同材质取决于螺纹副配合公差取决于是否有涂层？润滑？是否有垫片？,15,摩擦系数差异较大的结果,Torque扭矩Nm,Tension张力KN,10,20,20,30,40,50,60,40,60,80,100,120,medium-oiled,轻度浸油,well-oiled,充分浸油,rough/notoiled原始状态,Tensiondispersal张力的散布误差50%,Finaltorque目标扭矩2%,仅仅判断扭矩，如果摩擦系数差异较大，实际的夹紧力结果差异也是很大的,16,夹紧力偏差大会导致的结果,扭矩合格！夹紧力过大螺栓有可能被拉断工件变形安全余量变小夹紧力过小夹紧力不足螺栓易松螺栓易被“剪断”,17,小结,连接的目的是产生夹紧力生产中常见的控制变量时扭矩扭矩和夹紧力之间受摩擦系数影响装配的扭矩只有10%转化为夹紧力,18,简单的螺栓设计案例,1，连接最大轴向载荷12KN，正常在6KN2，最大剪向载荷2KN3，必须保证6KN夹紧力，确保密封垫圈工作，但是不能大于46KN4，工件之间的最大静摩擦系数0.45，摩擦系数0.12-0.14之间6，工件最大允许压力75KN如何根据以上的要求选择螺栓及工具？,19,步骤1：确定夹紧力范围,需要保证连接在受到各种载荷时不失效，即：(Fmin-12)*0.42保证最大轴向载荷时依然可以保证剪向载荷,17KNFmin-126保证最大轴向载荷时密封OK,18KN确定最小载荷18KN需要避免连接过载Fmax75KN保证工件不变形Fmax46KN保证密封圈正常工作确定最大允许载荷46KN,夹紧力必须在18KN至46KN之间,20,步骤2：确定目标夹紧力及公差(22-42),目标值选定：安全余量大小：安全等级要求高，夹紧力可以设置高一点尺寸重量要求高：夹紧力可以偏小一点一般可取中间值：（18+46）/2=32KN公差大小：3.2KN10%取决于安全等级,越高公差越小取决于摩擦系数公差取决于工具精度取决于装配策略,21,步骤3：根据夹紧力要求选择螺栓：ISO898,1.查询ISO8982.选用8.8或者10.9级螺栓3.M10,10.9级在37-38KN，螺栓利用率在85%，风险较高4，M12，8.8，82%5，M12，10.9，60%选择M1210.9级的螺栓比较好,22,步骤4：设定目标扭矩,选择M12，10.9级的螺栓当扭矩最小，摩擦系数最大时夹紧力最小公差大小：3.2KN取决于安全等级,越高公差越小取决于摩擦系数公差取决于工具精度取决于装配策略,23,步骤4：设定目标扭矩,当扭矩最小，摩擦系数最大时夹紧力最小，计算此时Tmin=125*28.8/54=66.7当扭矩最大，摩擦系数最大时夹紧力最大，计算此时Tmax=117*35.2/55.6=74.1扭矩范围66.7Nm-74.1Nm目标扭矩：70.4Nm扭矩精度：5.26%,24,常见问题1：扭矩合格，装配不合格,定扭精度2%夹紧力误差50%,结论：仅仅控制扭矩是不够的不能随便润滑螺栓更换螺栓需要做摩擦力测试润滑不足导致夹紧力不足摩擦系数不同会几何级数级别的放大扭矩的误差,25,常见问题2：“扭矩”不足,现象：扭矩合格，产品依然夹紧力不足,原因：扭矩未达到扭矩衰减严重螺栓强度不足,解决方案：使用电动工具，有扭矩低报警使用扭矩保持功能，降低衰减采用正转+反转+最终拧紧方法增加扭矩（在允许范围内）提高螺栓等级，从8.8到10.9提高螺栓尺寸，从M12到M14使用两步拧紧增加预拧紧,26