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液压螺栓拉伸器的预紧及其控制

作者: admin 时间:2018-09-15 来源:未知
摘要:螺纹预紧的重要性 绝大多数螺纹连接时用螺纹紧固件将两个和更多的被连接件夹紧在一起,以抵抗各种外部载荷,使被连接件不分离、不滑移,或者结合面不泄露。为此,在施加外载荷...

螺纹预紧的重要性
    绝大多数螺纹连接时用螺纹紧固件将两个和更多的被连接件夹紧在一起,以抵抗各种外部载荷,使被连接件不分离、不滑移,或者结合面不泄露。为此,在施加外载荷之前,需要对螺纹紧固件施加预紧力,以可靠夹紧被连接件。
    螺纹连接的预紧力将对螺栓的总载荷、连接的临界载荷、抵抗横向载荷的能力和接合面密封能力等产生影响。过大或过小的预紧力均是有害的,所以预紧力的大小、准确度都十分重要,从而使得预紧力的控制成为螺纹连接的重要问题之一。
    对于螺栓组连接,每个螺栓的预紧力应该是相同的,不一致的预紧力将会使被连接件或垫片翘曲,甚至损坏。如果螺栓组连接中有一个螺栓不能承担设计载荷,则整个螺栓组连接将损坏。

预紧力的离散性
    螺纹紧固件是极普通的零件,但它的形状复杂,而且,螺旋副的接触和润滑状态更是难以预测与控制,由于其几何参数、表面质量、润滑状态灯的可变性,导致了预紧力的离散性。即使在同一天,由同一操作者,用同一工具,以同样的力矩去拧同材料、同热处理、同批次的紧固件,每个紧固件的预紧力也是不一样的。这一现象成为预紧力的离散性。
1.预紧力的离散度
——一批螺纹紧固件预紧力的分布范围和分布状态,与预紧工具、螺纹牙表面状态、润滑方式等有关。最大预紧力与最小预紧力相差多者,即为离散性大。采用离散度来表示预紧力离散性的大小。
2.影响离散度的因素:
——2.1工具的准确性 采用液压螺栓拉伸器进行纯拉伸,要考虑液压动力源的准确性,拉伸器本身的准确性;采用扭矩扳手也会出现同样的问题。
——2.2控制的准确性 选用的控制指标,是采用螺纹伸长、拉伸载荷还是扭矩值去控制,例如:采用扭矩扳手考察扭矩时,由于拧紧力矩与预紧力为一间接关系,其本身就存在不确定性,用控制扭矩的方法去控制预紧力,其结果也会出现不确定性。
——2.3操作者的准确性 即使用了最精确的工具,不同操作者得出的结果也不会完全一致,总会有偏差,必须想办法减少操作者的错误。
——2.4应力松弛 即使刚开始准确的预紧了螺栓连接,也不可能长时间的保持这样的预紧。大多数螺栓连接,特别是新的连接和装置有垫片的连接,由于种种原因也会出现松弛,而且松弛量也是个不确定的因素。松弛首先对刚刚达到预紧标准的螺栓连接造成损害,使连接的预紧力不足。
——2.5零件质量 只有零件尺寸准确,硬度合适、状态良好方能获得正确的预紧。例如:螺栓若硬度不够,在给定的拧紧力矩下也不可能获得足够的预紧力。 以上因素不可能全部都控制到最佳状态,但对这些问题了解得越多,对螺栓预紧力的控制也就越成功。

应力初松弛
    在螺栓连接中,承受载荷的某些局部若应力超过屈服点,则将出现蠕变和流动,以减低过大的应力。这种局部的塑性变形虽然在预紧时已大部分完成,但在使用过程中或多或少还存在着少量变形,这种变形使得螺栓连接中的应力下降,这种现象称为应力松弛,应力松弛对螺栓连接是不利的。
    预紧后局部塑性变形中的大部分发生在使用初期不长的一段时间里,把这很短时间里因变形而导致的应力下降称为初松弛。变形达到一定程度方停止,这时连接中的应力,也就是预紧力方稳定。初松弛可以发生在螺栓或垫片上,也可以发生在螺母或被连接件上,不过通常指发生在零件的局部,例如螺母的第一圈承力螺纹牙上。
    发生初松弛的原因 螺母或螺栓的螺纹牙表面,螺栓头部和螺母的支撑表面以及被连接件的接触表面等,都不可能是绝对平的。即使他们有很小的粗糙度值,微观上也是凸凹不平的。除了表面粗糙度外,尚存在波纹和形状误差。载荷作用后,起初,表面只有少量面积接触,接触点上应力极大,产生塑性变形,使接触面积增大,直至应力低于屈服点为止。因而在预紧螺栓时会出现局部塑性变形,预紧结束,变形本该终止,但实际上由于外载荷等多种因素,局部继续发生塑性变形,出现初松弛。

除了上述正常原因外,还有下列非正常因素造成初松弛:
——1.螺旋副配合不良
——2.螺纹拧入深度不够
——3.螺栓连接零件表面硬度不够
——4.螺母、螺栓头部或者被连接件支撑面倾斜
——5.螺栓孔过大或过小
——6.垫片松弛
——7.润滑脂流失。 

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