螺栓连接板抗共振最优间距研究

针对不同预紧力,开展了间距对螺栓连接板模态频率的影响实验研究.首先,构建了螺栓连接板振动模态测试系统;然后,改变螺栓预紧力,测试了不同间距下螺栓连接板的模态频率;最后,讨论了螺栓间距对连接板模态频率的影响机制,并提出了螺栓连接板最优间距动力学设计方法.结果 表明:预紧力变化对螺栓连接板的模态频率有一定影响,而且不同预紧力下间距对连接板模态频率的影响程度不同,但是影响规律基本一致.基于预紧力和间距对螺栓连接板模态频率的影响,提出了基于抗共振的螺栓连接板最优间距设计方法.研究结果为螺栓连接板的抗疲劳动力学设计提供了新思路..     

多螺栓连接结构预紧力实验研究

开展多螺栓连接结构预紧力实验研究,获得了其在纯拧紧力矩作用下的预紧力及其响应规律。研究采用应变片测试方法,首先对单螺栓连接结构进行了预紧力实验,获得了不同拧紧力矩条件下螺杆上的轴向应变、轴向应力及预紧力,并通过与经验公式计算结果比较,验证了预紧力测试方法的合理性。在此基础上,开展了多螺栓连接结构预紧力实验研究。为比较相同拧紧力矩条件下,多螺栓连接结构与单螺栓连接结构预紧力水平间的差异,定义了预紧力比例因子K_(pro)。实验结果表明,由于螺栓组内部各螺栓间的相互影响,其预紧力水平明显低于单螺栓结构,并与螺栓拧紧状态相关。就本文所采用的多螺栓连接结构而言,在拧紧力矩较低、螺栓尚未完全拧紧时,K_(pro)为0.7~0.8,其预紧力水平为单螺栓结构的0.7~0.8倍;当拧紧力矩较高、螺栓处于稳定的拧紧状态时,K_(pr)为0.6左右,其预紧力约为单螺栓结构的0.6倍。     

九级盘装配连接螺栓预紧力评估与分析

为探明航空发动机九级盘装配中螺栓重复使用有效预紧力范围,以螺纹摩擦试验机为测试手段,搭建九级盘连接模拟装配环境,研究航空发动机螺栓重复拧紧预紧力大小及其变化规律。开展了重复15次拧紧扭拉关系试验,试验设置了充分润滑、局部润滑与无润滑对比组,分析不同润滑条件下重复拧紧对螺栓预紧力变化规律及目标载荷的影响。试验结果表明,润滑对减小接触面的摩擦因数值并提高摩擦因数的稳定性具有积极意义,进而能够提高扭矩转化为预紧力的效率和稳定性;重复拧紧会改变预紧力的转化效率及稳定性,且不同的润滑条件下所表现出的规律也不尽相同。研究结果为九级盘螺栓重复使用预紧力评估提供一定参考。     

导弹关键舱段螺栓联接的有限元分析及预紧力研究

螺栓组联接是导弹舱段间联接的一种常用形式。针对某型号导弹关键舱段间螺栓联接结构在一定预紧力状态下的防松问题,对螺栓联接预紧力范围进行研究。首先利用螺栓强度理论与结构设计要求得到联接螺栓的初始预紧力范围值;然后,通过有限元软件对导弹舱段间螺栓联接结构进行局部有限元分析,对预紧力范围进行校核;最后,对导弹联接螺栓施加预紧力与弯矩组合载荷进行有限元分析,优化预紧力范围,并推导得出预紧力与工程安装扭矩之间的转换关系。     

不同螺栓预紧力下数控转台台面振动分析

建立某型号数控转台与主机及其螺栓连接模型,利用ABAQUS软件,分析了模型在不同预紧力作用下的螺栓连接应力分布情况。探究了台面承受动态切削载荷时,数控转台在不同螺栓预紧力下的动态响应,得到数控转台台面的位移响应曲线。数控转台与主机间的螺栓连接在受到外界动载荷作用时,由于预紧力的不同会导致转台与主机连接状态发生变化,影响其连接刚度,使转台整体刚度改变。适当增加预紧力能使转台台面的振动幅值减小,从而提高机床的加工精度。     

[装配技术]九级盘装配连接螺栓预紧力评估与分析

为探明航空发动机九级盘装配中螺栓重复使用有效预紧力范围，以螺纹摩擦试验机为测试手段，搭建九级盘连接模拟装配环境，研究航空发动机螺栓重复拧紧预紧力大小及其变化规律。开展了重复15次拧紧扭拉关系试验，试验设置了充分润滑、局部润滑与无润滑对比组，分析不同润滑条件下重复拧紧对螺栓预紧力变化规律及目标载荷的影响。试验结果表明，润滑对减小接触面的摩擦因数值并提高摩擦因数的稳定性具有积极意义，进而能够提高扭矩转化为预紧力的效率和稳定性；重复拧紧会改变预紧力的转化效率及稳定性，且不同的润滑条件下所表现出的规律也不尽相同。研究结果为九级盘螺栓重复使用预紧力评估提供一定参考。     

螺栓预紧力高温变化试验技术研究

热失配会导致螺栓预紧力在高温环境出现下降,针对这一问题,采用偏心拉伸试验的方法,从侧面测试螺栓预紧力的高温变化趋势,进而评估螺栓在高温环境下保持预紧力的性能。设计了高温合金螺栓连接陶瓷基复材平板的试验件,阐述了相关的试验原理、测试方案,完成了地面试验,并根据试验结果,提出了采用弹簧加载的改进试验方案。     

风电机组高强度螺栓扭矩拧紧工艺研究

针对风电机组高强度螺栓装配工艺复杂、装配效率较低的问题,运用超声波法测量螺栓预紧力的方法,以2.0MW机组的变桨轴承与轮毂的连接螺栓为研究对象,分析了5种不同扭矩拧紧工艺条件下螺栓的预紧效果,并比较研究了"预紧次数"和"二硫化钼涂抹方式"对高强度螺栓预紧力的影响。研究结果表明:分3次预紧和分2次预紧螺栓时,螺栓的预紧效果基本相同,可将螺栓装配工艺中分3次预紧优化为分2次预紧,节省装配时间;二硫化钼涂抹方式对螺栓预紧力影响较大,全涂抹时螺栓获得的预紧力更贴近目标值。     

承受拉力的高强度螺栓预紧力的设定

以某港口机械回转支承高强度螺栓为例,对高强度螺栓的工作拉力、总拉力、应力大小、工作预紧力及其关系等进行了计算与分析,给出在承拉状态下,高强度螺栓预紧力的计算公式。     

低温BOG压缩机活塞杆运动件预紧力的研究

BOG压缩机是对LNG储罐中蒸发出的气体进行加压的设备,其主要特点是工作在低于-100℃的超低温下。在如此低温下工作,压缩机的螺纹连接件预紧力状况会和常温预紧时产生很大变化。本文以BOG压缩机活塞杆螺栓连接为研究对象,提出了一种能预测螺栓低温预紧力变化的理论公式并进行了精度修正,通过有限元模型验证了理论公式在计算活塞杆螺栓预紧力变化的有效性,结果表明,通过理论公式与有限元模型的对比,表明结构即使不完全符合理论公式的要求,理论公式与有限元计算仍然较为吻合。在螺栓连接材料为304不锈钢和SIC815合金钢组合下,常温下预紧至60%屈服应力的螺栓连接,在-125℃低温下预紧力会产生30%的松弛。此外,本文对往复活塞力以及应力集中对活塞杆螺栓应力状态的影响进行了分析,并以理论公式为基础,将应力集中、工作温度范围、外部静载等因素考虑在内,提出了针对不同状况的螺栓常温预紧力取值范围,可满足较广范围螺栓连接预紧力取值的需求。     

拧螺栓和拧螺母对螺纹轴向预紧力的影响研究

为了研究拧螺栓和拧螺母对轴向预紧力的影响,基于被连接件材料为钢-钢、钢-铝连接结构,将六角法兰面螺栓和六角法兰面螺母分别压钢状态进行拧紧试验,并利用超声波预紧力测量仪监测拧紧实现的轴向预紧力,结果表明拧螺栓较拧螺母实现的预紧力大。经分析导致该现象主要原因为螺栓法兰面实际锥度比螺母法兰面锥度小,即螺栓法兰面较螺母内外圈高度差小,导致前者支承面摩擦内径更小,同目标扭矩条件下扭矩系数小则转化的轴向预紧力更大。结合有限元分析,验证实测样件法兰面不同锥度受载条件下的应力分布情况,钢板最大应力集中位置为支承面摩擦内径,与试验结果相吻合。     

基于转角法预紧的连杆螺栓预紧力测试装置及方法的研究

在采用初始力矩加固定转角方法进行大型柴油机连杆螺栓预紧时,难以测量实际力矩大小,文中开发出一种基于转角法的连杆螺栓预紧力测试装置,以测量连杆螺栓轴向力与转角的关系,能够将连杆螺栓预紧时施加的初始扭矩和转角换算成连杆螺栓预紧力大小.     

基于超声波法的风电机组螺栓预紧力测量与控制研究

针对风电机组高强螺栓拆卸后,二次使用时螺栓预紧力是否满足设计要求的问题,基于超声波法测量螺栓预紧力技术,采用了一款高精度的小型便携式超声波螺栓预紧力测试仪,对基于扭矩法安装的轮毂与变桨轴承连接位置高强螺栓初次使用和二次使用时的预紧力分布进行了实验测试与分析。比较了实际现场装配中螺栓获取的预紧力与理论计算预紧力的偏差,以及二次使用对螺栓预紧力的影响,提出了用超声波法测量和控制风电机组高强螺栓预紧力的新工艺。研究结果表明:高强螺栓初次使用时,预紧力与理论计算值吻合较好;高强螺栓二次使用时,预紧力平均下降13%左右,分散度变化不大,预紧力分布范围仍符合设计要求;在保持施拧扭矩不变或适当提高施拧扭矩的情况下,高强螺栓可二次使用。     

预紧力对夹心式弯曲振动换能器振动特性的影响

由于理论计算的复杂,在夹心式弯曲振动换能器理论计算时通常不考虑螺栓预紧的影响,这样将导致理论设计出的换能器与实际换能器的振动特性存在偏差。以螺栓预紧的夹心式弯曲振动换能器的振动特性为研究对象,首先忽略螺栓作用计算得到换能器几何尺寸,然后利用有限元软件ABAQUS建立模型,考虑螺栓作用修正理论计算值,并对夹心式弯曲振动换能器在不同预紧力下进行模态仿真。分析夹心式弯曲振动换能器在施加不同螺栓预紧力状态下共振频率,节点位置,重点分析前后盖板以及压电陶瓷的相对应力分布,认为预紧力变化对频率影响较小,节点位置没有影响,但对换能器前后盖板以及陶瓷片应力集中影响较大。预紧力作用很大程度上影响夹心式弯曲振动换能器的阻抗值,通过阻抗分析仪测量不同预紧力情况阻抗值,发现阻抗值随预紧力的增大而减小。由此可根据换能器阻抗特性及应力集中情况得出夹心式弯曲振动换能器最佳预紧力的值。     

含螺栓连接的数控转台与主机模态分析

以某型号数控转台与主机为对象,研究了数控转台与主机模型在不同螺栓预紧力下的动态特性。通过Solid Works建立含螺栓连接的数控转台与主机模型,利用ABAQUS软件对其进行自由模态仿真分析,获得模型在不同螺栓预紧力下的固有频率及振型。采用LMS Test.Lab测试系统对数控转台与主机模型进行实验模态分析,实验结果与模态仿真结果基本一致。实验与仿真的结果都表明预紧力会影响数控转台与主机的动态特性,适当增大预紧力能使转台与主机固有频率提高,为数控转台的安装提供依据。     

预紧力对紧螺栓连接板位移载荷响应的影响

针对螺栓连接的可靠性和紧密性问题,研究切向载荷作用下预紧力对紧螺栓连接结合面微滑状态下等效刚度以及微滑移-宏观滑移临界响应幅值的影响。以单搭单螺栓连接板为对象,分析结合面接触压力和预紧力的关系,在研究连接板位移载荷特性的基础上,构建螺栓连接板的等效刚度模型;基于有限元法开发变预紧力的单搭螺栓连接板参数化模型,提出位移载荷响应计算方法;探讨预紧力对微滑阶段螺栓连接板的位移-载荷响应的影响,分析预紧力对微滑移-宏观滑移临界响应幅值和等效刚度的作用。结果表明,当连接板自由端位移响应幅值小于0.075 mm时,预紧力变化对位移载荷响应没有影响,螺栓连接板等效刚度渐硬;当位移响应幅值大于0.075 mm时,预紧力对等效刚度影响明显;微滑移-宏观滑移临界响应幅值与预紧力大小呈近似线性关系。当预紧力为[0.15~0.33]F_(0max)(F_(0max)为最大预紧力)或[0.45~0.70]F_(0max)时,预紧力变化对连接刚度影响很小,预紧力对等效连接刚度的影响可达到50%。研究表明,切向载荷作用下的摩擦式螺栓连接,改变预紧力可调节螺栓连接板的等效刚度和微滑移-宏观滑移临界响应幅值,综合考虑可为螺栓连接板的力学设计提供新思路。     

工程车辆车轮螺栓预紧力衰减研究

文中以某工程车辆为例,对车轮螺栓在紧急制动工况下预紧力衰减进行研究。首先对车辆车轮螺栓的预紧力及拧紧力矩进行了理论计算。不同类型螺母、不同螺母厚度、不同紧固方式、不同扭矩系数在紧急制动工况下轴向预紧力衰减不同,使用力矩扳手方式紧固的螺栓在试验后的预紧力不满足设计要求;在冲击载荷下施必牢螺母预紧效果良好,30mm厚度螺母剩余预紧力较大,满足要求。最后在试验的基础上对理论计算最小紧固力矩进行修正,为设计人员理论计算的数据更接近真实工况提供支撑。研究表明：冲击载荷下选择30 mm厚度防松螺母,采用拧紧机拧紧的紧固方法可以得到满足要求的剩余预紧力。     

低温BOG压缩机气缸螺栓预紧研究

采用有限元方法对BOG压缩机气缸螺栓进行了模拟计算,得到了预紧螺栓在压力、温度载荷作用下的应力和接触状态.分析了材料属性、预紧力矩值、螺栓排列方式及螺栓个数等对螺栓连接性能的影响.研究结果表明,当气缸和缸盖采用奥氏体不锈钢材料时预紧力矩应比常温下取得大,而采用Ni35时常温下的预紧力矩即可以满足要求;预紧力矩取值越大,被连接件结合越紧密,但同时螺栓的应力也越大;螺栓排列越靠气缸内侧时,所需预紧力越小;而螺栓个数的选取应兼顾气缸密封状态和螺栓应力状态.     

基于ABAQUS的螺栓预紧分析

对扭矩法控制螺栓预紧力进行理论分析,建立了螺栓三维模型.通过前处理软件将网格模型导入ABAQUS软件,运用面面接触分析螺栓预紧状态,计算出不同参数对接触面应力大小及分布影响;就预紧力矩的精确控制提出几点建议.     

基于精细螺栓模型的爆破阀热固耦合密封性能分析

爆破阀是新一代核电机组的关键防护装置,正常运行时,要求阀门本体零泄漏,其密封性主要取决于热和工作载荷作用下的螺栓接头的力学性能。针对以往螺栓连接件分析中没有考虑螺纹细节的情况,建立了可以准确描述螺纹细节的精细化有限元模型;考虑了垫片非线性行为,垫片采用ABAQUS软件中的GASKET单元;对爆破阀温度场和应力场、螺栓拉伸力进行分析。发现了螺栓拉伸力最低的时刻,并评价此时垫片的密封性能。对不同螺栓预紧力下以及不同载荷下螺栓拉伸力变化情况进行了研究;对螺纹接触面状态变化与螺栓拉伸力关系、各螺距螺纹所占螺栓拉伸力比例、螺母转角与螺栓拉伸力关系进行分析;对过盈模型、Bolt Load模型、考虑螺纹装配的精细模型三种不同施加预紧力的模型分别进行模拟比较,得出精细模型能更真实地模拟螺栓拉伸力的变化过程。