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(gè)零件緊密貼合，同時(shí)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(yùn)行,，還需要兩個(gè)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(jì)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(diǎn)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(shí)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(diǎn)時(shí)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(jì)過程中設(shè)計(jì)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(shí),，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(shí),，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(gè)力的分量致使螺母回轉(zhuǎn)松動,。因此在產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(gè)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(yùn)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(yùn)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(gè)螺栓和多個(gè)螺栓擰緊的狀態(tài),，針對多個(gè)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(gè)螺栓實(shí)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(shí)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(gè)連接件連接時(shí)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(shí),，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(diǎn)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(shí)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(yùn)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(gè)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(jì)有保險(xiǎn)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(gè)螺栓需要雙聯(lián)鎖緊時(shí),，可采用雙聯(lián)止動墊圈,，使兩個(gè)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(yùn)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(diǎn)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(shí)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(dú)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(jì)量器具檢測規(guī)定進(jìn)行定期的校驗(yàn),。

（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(gè)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(shí)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(shí)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(jì)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(jì)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(jì)要求，保證螺栓的可靠連接,。