简介

螺栓组联接中,每颗螺栓预紧力的一致性将影响被联接件接合面上压力分布的均匀性,因而也影响各局部变形量的均匀性。即使用相同的预紧力矩,拧紧螺栓组中的螺栓,其相邻的螺栓上的预紧力也会发生变化,也就是说,螺栓组中各个螺栓预紧时将会相互影响。相互影响的因素很多,包括被联接件的结构(背联接件厚度,形状,螺栓间距等)和拧紧的方式(拧紧顺序,拧紧次数,拧紧速度等)

螺栓拧紧力矩对振动的影响(摩擦系数对螺栓拧紧力矩的影响)(1)


螺栓拧紧力矩对振动的影响(摩擦系数对螺栓拧紧力矩的影响)(2)

为尽量减少螺栓组预紧时的相互影响,需制订出合理的拧紧顺序。例如:法兰联接组预紧时,应相对于法兰中心顺序拧紧,典型的拧紧顺序如图所示:

螺栓拧紧力矩对振动的影响(摩擦系数对螺栓拧紧力矩的影响)(3)

拧紧时,不能一次拧到预定的预紧力,而应分多次,阶梯形递增拧紧。如:第一轮拧紧,预紧力矩设定为规定数值的1/2;第二轮拧紧,预紧力矩设定为规定数值的3/4;第三轮拧紧,扭矩设定为规定数值100%。多次拧紧,预紧力的离散度小,一致性比较好,通常,分2~4次拧至规定的数值比较合适。

螺栓拧紧力矩对振动的影响(摩擦系数对螺栓拧紧力矩的影响)(4)


拆卸时,同样分多轮进行预紧力的释放,切不可单独的完全拧松某颗或某几颗螺栓,拆卸顺序则与拧紧顺序相反。


螺栓拧紧力矩对振动的影响(摩擦系数对螺栓拧紧力矩的影响)(5)


螺纹连接件的摩擦系数包括:螺纹摩擦系数μ1、支撑面摩擦系数μ2以及总摩擦系数μ。影响螺纹连接件摩擦系数的因素众多,包括:

螺栓的材质、形状,成型工艺、热处理工艺

螺栓镀层的厚度、种类和一致性

螺栓的预紧工具及预紧速度

螺栓的润滑剂种类及润滑方式

螺栓的使用次数

安装时的环境温度等

以上因素,大多和摩擦有一些联系,如果摩擦过大、过小或者不稳定,则预紧力达不到设计意图。

螺栓拧紧力矩对振动的影响(摩擦系数对螺栓拧紧力矩的影响)(6)

摩擦系数影响施加于螺栓上的扭矩转化为轴向预紧力的效率,摩擦系数愈小,其转化为预紧力的效率愈高,但通常情况下,效率问题并不是主要问题。主要的问题是:摩擦系数影响预紧力的离散度。实践证明:加适当的润滑剂能够降低摩擦系数,并能够减少预紧力的离散度。

螺栓拧紧力矩对振动的影响(摩擦系数对螺栓拧紧力矩的影响)(7)

图1为美国雷蒙德工程研究所采用加和不加二硫化钼润滑脂的方式,对汽轮机缸套用双头螺柱进行试验的结果:

螺栓拧紧力矩对振动的影响(摩擦系数对螺栓拧紧力矩的影响)(8)

图中A是用二硫化钼润滑脂润滑所得结果,可以看出,线束比较集中

图中B未经过润滑,线束明显分散得多。

因此,我们可以得出结论:采用扭矩法预紧螺栓时,如需得到准确的预紧力,应对螺栓涂抹有效的润滑剂。

螺栓拧紧力矩对振动的影响(摩擦系数对螺栓拧紧力矩的影响)(9)

螺栓连接类型与应用场合预紧力/屈服点a.受剪的铰制孔螺栓连接
b.拉伸载荷极小的螺栓连接,如:地脚螺栓
c.有因较大应力腐蚀而断裂风险的螺栓连接0.10~0.20a.有垫片的密封螺栓连接0.35~0.40a.没有垫片的密封螺栓连接,这种连接承受拉伸载荷并且必须满足安全规范的要求
b.压力容器螺栓连接预紧力的上限0.50~0.60a.为了避免振动松脱或疲劳等压紧力过小的场合
b.主要根据装配中所用预紧力控制方式和螺栓是否允许拉力超过屈服点选择预紧力
c.采用扭矩扳手拧紧时的预紧力上限0.70a.螺栓强度或拉力在装配时可以测量的场合0.85~0.95a.钢结构螺栓连接,该连接依靠摩擦力抵抗横向外载荷
b.外载荷必须预先准确知道并且螺栓允许拉力超过屈服点,螺栓经过热处理提高强度的同时仍有足够韧性的场合。1.00

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