智能扭矩系統(tǒng)-智能擰緊系統(tǒng)-智能扭矩控制-SunTorque

1、裝配螺栓松動的原因分析

零部件采用螺栓連接的目的是要被連接的兩個零件緊密貼合，同時為了能夠承受一定的動載荷，保證連接零部件的可靠連接和正常運行，還需要兩個連接零件之間具備足夠的夾緊力 F，如圖1所示。因此就要求連接用的螺栓在擰緊后要具有足夠的軸向預(yù)緊力。根據(jù)此我們分析一下松動的原因。bvty寶威VIP

1.1設(shè)計上的缺陷

（1）螺栓選用的強(qiáng)度不足

螺栓連接一般采用屈服點擰緊法，即螺栓的預(yù)緊力應(yīng)達(dá)到接近螺栓材料的屈服強(qiáng)度，考慮安全系數(shù)，一般不得超過其材料屈服極限的80%，不同材料的螺栓其屈服強(qiáng)度是不一樣的，這也意味著不同材料的螺栓能承受的最大預(yù)緊力是不一樣的。在螺栓擰緊過程中，螺栓預(yù)緊力不斷加大的同時連接部件之間的夾緊力也在快速的增大，當(dāng)達(dá)到屈服點時螺栓開始塑性變形，隨預(yù)緊力增大夾緊力增量變小甚至不變，再繼續(xù)增加預(yù)緊力其夾緊力逐漸變小直至螺栓產(chǎn)生斷裂。因此在產(chǎn)品設(shè)計過程中設(shè)計人員需要對連接部件要求的擰緊力矩進(jìn)行準(zhǔn)確的分析，根據(jù)連接零部件的重量、體積、工作狀態(tài)、工作環(huán)境、安全標(biāo)準(zhǔn)等因素進(jìn)行充分的考慮，選擇合適強(qiáng)度螺栓和螺紋。

（2）缺少連接的防松

螺栓連接的零部件在承受載荷有變化、振動、沖擊等情況下將會發(fā)生連接的壓緊力和預(yù)緊力逐漸減小甚至消失的現(xiàn)象，反復(fù)多次后造成螺紋連接松動，最后失效造成螺栓松脫，螺栓和螺母配合連接的形式尤為嚴(yán)重。因當(dāng)螺栓受到軸向載荷的作用時，螺栓軸向伸長，徑向彈性收縮，螺母則徑向擴(kuò)張。微量的相對徑向滑動出現(xiàn)在兩者的接觸面間，在載荷的反復(fù)作用下最終導(dǎo)致螺母回轉(zhuǎn)松動。當(dāng)螺栓受到反復(fù)橫向力作用時，螺栓會產(chǎn)生彈性扭轉(zhuǎn)變形，隨著變形的不斷增加，形成了扭轉(zhuǎn)變形的位移，在螺紋的螺旋方向就會出現(xiàn)一個力的分量致使螺母回轉(zhuǎn)松動。因此在產(chǎn)品設(shè)計過程中必須采取有效的防松措施，以避免惡劣的工況導(dǎo)致螺栓或者螺母的松動脫落。

1.2裝配過程的預(yù)緊力不足

螺栓在擰緊過程中所能達(dá)到的預(yù)緊力直接決定了兩個連接零件之間夾緊力，預(yù)緊力不足勢必會導(dǎo)致連接螺栓出現(xiàn)松動并最終造成連接零部件的松動。裝配過程中一般采用以下兩種方式獲得螺栓的預(yù)緊力。

第一方式是采用手動工具（如呆扳手、梅花扳手、內(nèi)六角扳手、棘輪扳手等）。螺栓獲得預(yù)緊力的大小取決于操作者臂力的大小以及工具力臂的長度，一般的手動工具都為標(biāo)準(zhǔn)工具，力臂長度是一定的，而操作者的臂力是有限的，不穩(wěn)定也不可控制的，螺栓獲得的預(yù)緊力也是如此。

第二種方式是采用氣動工具或者電動工具（如氣動沖擊扳手、電動沖擊扳手等）。螺栓獲得預(yù)緊力的大小取決于工具本身最大輸出擰緊力矩和工具運行的穩(wěn)定性。氣動工具或者電動工具除了要根據(jù)都擰緊螺栓所能承受的最大預(yù)緊力來選擇合適的工具型號，即選擇合適的輸出擰緊力矩范圍外，還需要考慮工具所使用的電源、氣源、以及工具的日常維護(hù)保養(yǎng)狀態(tài)等影響設(shè)備運行的因素，如電源電量不足、氣源壓力不足會造成工具輸出的擰緊力矩不足，最終螺栓不能達(dá)到要求的預(yù)緊力。

1.3裝配方法的不得當(dāng)

裝配過程中存在單個螺栓和多個螺栓擰緊的狀態(tài)，針對多個成組螺栓擰緊的狀態(tài)，尤其是分布有規(guī)律的，螺栓擰緊的方法、方式等極其重要，其直接影響到每個螺栓實際獲得預(yù)緊力的大小。如在裝配過程中常見的四方形分布的安裝螺栓，當(dāng)隨意擰緊四顆螺栓后，由于存在松緊不一致受力不均衡的情況，隨著后面螺栓的擰緊前面擰緊螺栓的預(yù)緊力會變小，甚至第一次擰緊的螺栓會直接出現(xiàn)松動。這種情況下一般采用對角交叉打緊的方式進(jìn)行擰緊，盡量保證螺栓松緊一致受力均衡。所以裝配成組螺栓時必須按照一定的順序，分布、對稱、逐步的擰緊，否則會使安裝螺栓松緊不一致出現(xiàn)松動，甚至由于受力不均衡使連接零部件出現(xiàn)變形。

1.4連接件安裝孔加工質(zhì)量

兩個連接件連接時螺紋孔或者安裝螺栓孔尺寸尤為重要，螺紋孔的螺紋規(guī)格尺寸直接影響螺栓所獲得的預(yù)緊力大小。若螺紋孔過大或過小，則螺栓獲得的預(yù)緊力無法達(dá)到要求。若安裝螺栓孔尺寸偏大，則被連接件的表面在與螺栓或螺母支承面接觸處會產(chǎn)生塑性的環(huán)狀壓陷，嚴(yán)重的壓陷會使螺栓獲得預(yù)緊力減小或喪失預(yù)緊力，從而導(dǎo)致螺母或螺栓的松動。

2、常用的螺栓防松方式

2.1物理裝置防松措施

（1）附加摩擦力的防松裝置

附加摩擦力的防松裝置主要有三種結(jié)構(gòu)：雙螺母擰緊結(jié)構(gòu)、彈簧墊圈擰緊結(jié)構(gòu)及自鎖螺母擰緊結(jié)構(gòu)。雙螺母擰緊結(jié)構(gòu)：先將下螺母擰緊后再擰緊螺母，兩螺母對頂擰緊后上下兩螺母與螺栓螺紋接觸面相反，使旋合螺紋間始終受到附加的壓力和摩擦力的作用，如圖2所示bvty。工作載荷有變動時，該摩擦力仍然存在。其結(jié)構(gòu)簡單，適用于平穩(wěn)、低速和重載的固定裝置的連接。

彈簧墊圈擰緊結(jié)構(gòu)：彈簧墊圈因具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、成本低的特點被廣泛應(yīng)用于裝配現(xiàn)場，一般與螺栓或者螺母配合使用。螺栓或者螺母擰緊后，靠墊圈壓平而產(chǎn)生的彈性反力使旋合螺紋間壓緊。同時墊圈斜口的尖端抵住螺栓或者螺母與被聯(lián)接件的支承面也有防松作用。但這種擰緊結(jié)構(gòu)在振動沖擊載荷作用下，防松效果較差，一般用于不重要的連接。

自鎖螺母擰緊結(jié)構(gòu)：這種擰緊結(jié)構(gòu)一般有兩類，一類為全金屬鎖緊螺母。其主要是在金屬螺母本體的上端開槽之后并進(jìn)行收口處理或者是進(jìn)行非圓收口處理，處理之后的螺母螺紋會出現(xiàn)局部變形，當(dāng)螺母擰緊后，收口漲開，利用收口的回彈力使旋合螺紋間壓緊。這類螺母結(jié)構(gòu)簡單，防松可靠，可多次裝卸而不降低防松性能。但不適用于高速運行的部位。另一類為非金屬嵌件鎖緊螺母，其主要是在金屬螺母本體的上端嵌入了一個非金屬嵌件（一般是尼龍墊圈），螺母擰緊后，本身無螺紋的尼龍圈會被旋入壓力擠出螺紋，形成穩(wěn)定并且力矩較大的摩擦力。這類具有非常好的防松能力，尤其是在多振動、多沖擊的環(huán)境中表現(xiàn)尤為良好。

（2）機(jī)械防松裝置

機(jī)械防松方式主要有：六角開槽螺母配開口銷、串聯(lián)鋼絲結(jié)構(gòu)防松及止動墊圈結(jié)構(gòu)防松。

六角開槽螺母配開口銷：開口銷穿過螺母的槽和螺栓末端的銷孔，并將開口銷尾部掰開與螺母側(cè)面貼緊，將螺母和螺栓鎖緊，如圖3所示。這種方法防松可靠，可用于激烈的沖擊、振動部位。

串聯(lián)鋼絲結(jié)構(gòu)防松：螺母或者螺栓設(shè)計有保險孔，將低碳鋼絲穿入其中，將各螺釘串聯(lián)起來連接為一體，使其相互制動，但需注意鋼絲的穿入方向，如圖4所示。該種方法雖然具有極佳的防松能力，但是安裝和拆卸均非常不方便。 止動墊圈結(jié)構(gòu)防松：將單耳或雙耳止動墊圈分別向螺母和被聯(lián)接件的側(cè)面折彎貼緊，即可將螺母鎖住，如圖5所示。若兩個螺栓需要雙聯(lián)鎖緊時，可采用雙聯(lián)止動墊圈，使兩個螺母相互制動。這種方法防松效果好，使用方便。

（3）粘接防松裝置

在旋合螺紋間涂以厭氧膠粘劑，擰緊螺母后，膠粘劑硬化、固著，可牢固地粘結(jié)相配的螺紋防止螺紋副的相對運動，達(dá)到鎖緊防松的效果。厭氧膠粘劑分為液式和干式兩種。液式一般用于現(xiàn)場涂抹。干式的為提前預(yù)涂并烘干，便于操作。厭氧膠粘劑一般用于不需要拆卸或需要拆卸次數(shù)不多的裝配部位。

2.2過程方法防松措施

（1）定扭矩工具防松

在裝配過程中，為保證螺栓獲得足夠的預(yù)緊力，還要確保其小于螺栓屈服點扭矩，采用定扭矩工具進(jìn)行控制是最有效的方法。定扭工具可以根據(jù)螺栓的標(biāo)準(zhǔn)擰緊力矩來設(shè)定輸出的力矩，達(dá)到預(yù)先設(shè)定的擰緊力矩時發(fā)出信號或自行終止擰緊，保證穩(wěn)定的力矩輸出。為了提高效率，定扭工具除了可以單獨使用外還可以與小扭矩的氣動沖擊扳手搭配使用，對于關(guān)鍵部位可以先用氣動定扭扳手進(jìn)行擰緊后再用手動定扭扳手進(jìn)行檢測確認(rèn)，以確保達(dá)到理想的扭矩值。采用這種防松方式必須保證定扭矩工具的精度，所有定扭矩工具必須按照計量器具檢測規(guī)定進(jìn)行定期的校驗。

（2）培訓(xùn)和訓(xùn)練防松

在螺栓擰緊的過程中，除了擰緊工具的輸出擰緊力矩影響了螺栓獲得的預(yù)緊力，其裝配方法也是至關(guān)重要的，尤其是針對多個成組的分布有規(guī)律的安裝螺栓。擰緊工具和裝配方法都是由操作者在使用，那么操作者的技能水平也直接影響了螺栓擰緊的效果，因此可以通過培訓(xùn)和訓(xùn)練提高操作者的技能水平，進(jìn)而提高螺栓防松的能力。操作者的培訓(xùn)以理論為主，主要學(xué)習(xí)裝配的基礎(chǔ)知識，包括擰緊工具的操作方法，螺栓擰緊的裝配方法等。操作者的訓(xùn)練以操作實踐為主，主要結(jié)合培訓(xùn)的裝配基礎(chǔ)知識的內(nèi)容進(jìn)行實際操作的練習(xí)，如建立培訓(xùn)平臺，讓操作者特別是新入職員工進(jìn)行反復(fù)的訓(xùn)練，掌握了這些基本的操作方法后才能上崗作業(yè)，通過對基礎(chǔ)技能的培訓(xùn)和訓(xùn)練減少因裝配方法不正確導(dǎo)致的螺栓松動。

（3）零部件質(zhì)量控制防松

零部件的加工尺寸也直接影響到了螺栓獲得的預(yù)緊力，特別是螺紋的規(guī)格，直接關(guān)系到連接部件的相互作用，因此裝配前必須檢查所需安裝的零部件是否符合設(shè)計圖紙要求，使用標(biāo)準(zhǔn)的檢測工具檢查所用的螺紋連接件規(guī)格、型號、機(jī)械性能等級是否符合設(shè)計要求，螺紋是否有亂扣、裂紋等不合格現(xiàn)象，對出現(xiàn)的質(zhì)量問題要反饋制造方進(jìn)行整改，確保零部件尺寸加工符合設(shè)計要求，保證螺栓的可靠連接。