螺栓摩擦系数对连接防松影响的有限元分析

螺栓连接受横向振动载荷一段时间后,容易出现连接松动,夹紧力衰退,夹紧失效等现象.国内鲜见钎对螺纹连接松动现象的有限元仿真,文中利用ABAQUS有限元软件建立了螺栓连接模型,对连接松动过程进行仿真.以建立的松动模型为基础,通过对比几组螺栓连接的防松特性,得到了螺栓连接摩擦系数越大其防松性能越佳的结论,该结论与螺栓连接的摩擦力矩防松机理相吻合.     

高锁螺母收口、装配及松动过程有限元分析

针对UNJ螺纹高锁螺母开展了有限元建模方法研究,编写了可生成结构化网格的建模程序,并建立了精细的有限元网格模型。对高锁螺母的收口过程、装配过程及受到横向载荷下的松动行为进行了有限元仿真,并通过拧紧试验对仿真得到的锁紧力矩值进行了验证。仿真结果表明：在一定收口量范围内,高锁螺母的最大径向位移量以及锁紧力矩均与收口量近似满足线性关系,且随着收口量的增大,最大径向位移量与锁紧力矩均增大;高锁螺母的锁紧力矩越大对应防松性能越好,然而收口量对防松性能存在最优值,当收口量超过最优值后,继续增大收口量对防松性能的提升效果并不显著。     

形状记忆合金在螺纹连接防松防断均载调节中的作用

１．螺纹连接松动、断裂原因及防松、防断措施 （ｌ）松动、断裂原因 在螺纹连接中螺纹牙之间存在一定间隙（轴向和径向）,在径向载荷（变载、振动、冲击）作用下,螺母和螺栓之间就会产生不同频率的振动,导致螺纹副的摩擦力急剧下降,甚至消失,最后导致螺母回转、松动;另外,螺纹连接的预紧力下降,使其自锁摩擦力矩也相应下降,从而亦会引起松动。 导致螺纹连接断裂的原因： 一是螺纹连接在使用过程中受到较大的振动、冲击或温度变化较大时,引起螺栓受力过大而造成过载断裂,断裂可能发生在图１中Ａ、Ｂ、Ｃ三个部位中的任何一处。 …     

硬锁螺母螺纹连接研究

应用接触力学基本原理,通过有限元方法对硬锁螺母螺纹连接进行研究,仿真求解不同凸螺母偏心距、不同螺母锥面锥度的硬锁螺母所产生的附加摩擦力矩,分析凸螺母偏心距和螺母锥面锥度对防松能力的影响.同时对硬锁螺母螺纹连接的强度进行分析,并给出了具体设计参数.研究结果可以为螺栓连接的防松提供技术参考.     

盲孔镶嵌自锁螺母锁紧力矩仿真及试验研究

为了探究盲孔镶嵌自锁螺母锁紧力矩的影响规律,确定工件材质和收口量,通过有限元仿真分析,研究不同收口量下盲孔镶嵌自锁螺母的锁紧力矩.根据中国航空工业第六○二所企业标准Q/16S 510—2015,确定理论最佳收口量,得到收口量对锁紧力矩的影响曲线,并进行分组试验,对比了材料分别为30CrMnSiA和GH2132时,尺寸规...     

自锁螺纹及其标准化的建议

自锁螺纹（Spirallock），是国际水平的新技术。为了推广这项新技术，本厂于1995年立项专题研究，并于1997年呈报机械部。由机械部列入《1997年机械工业科学技术发展计划》。本文对其螺纹体制进行讨论，以期引起广泛关注，推动我国自锁螺纹标准化体制，以利及早推广应用。一、基本原理自锁螺纹副由自锁内螺纹和普通螺栓外螺纹组成，具有结构紧凑、连接强度高、抗振防松性能好等特点。其工作原理如图1所示。当自锁螺纹副轴向拉紧时,螺栓齿顶在拧紧力矩的作用下，在旋合长度内沿内螺纹的30°斜底变形，变形的螺栓齿顶沿旋合螺旋线楔紧接触面…     

螺纹连接松动测试平台设计与分析

倾覆力矩作用下的横向剪切力和轴向力易造成螺纹松动现象,为研究动态载荷下的螺纹连接松动机理,设计了1种螺纹松动测试平台。基于ADAMS、Workbench环境,对螺纹松动测试平台进行了运动学、有限元分析研究。研究结论表明,盆形连接件振幅大小满足螺纹松动实验运动学要求,通过分析偏心装置的应力分布为其材料选择提供理论基础。该装置可以对螺栓分布、预紧力的变化、连接件的刚度以及弹簧垫片等螺纹松动影响因素进行分析研究,利用数字化设计分析技术为螺纹松动测试装备开发提供了有益的探讨。     

六角开槽自锁螺母工艺的改进

六角开槽自锁螺母(图1)在进行锁紧力矩试验时,要求第一次拧入试验螺栓的力短值不大于aNm,而第15次拧出试验螺栓的力短值不小于bNm。由于螺母的锁紧性与其收口大小和热处理变形等有关,所以不易控制力短值。经过反复试验,找出了行之有效的方法,这就是采用锥度螺纹塞规直接控制锁紧区的收口大小。     

某车后转向节连接结构改进

某车型在综合耐久工况实验中,多辆车的后转向节与前束臂之间出现力矩衰减问题。通过对实车进行受力采集及理论计算,发现问题是原连接结构力矩不足造成的。又经过ABAQUS有限元仿真分析、台架试验验证,确定是连接结构力矩不足造成的力矩衰减。通过对连接结构的分析,决定采用对螺栓连接结构进行优化的方法来改进。将螺栓连接由后转向节单边支撑拧紧方式改变为两边夹紧的方式。结合理论计算、ABAQUS有限元仿真分析、台架试验验证等方法对该改进方案进行验证,结果表明,采用双面夹紧连接结构的转向节可以较大幅度提高连接的可靠性与力矩转化效率,解决了力矩衰减的问题。     

横向交变载荷作用下三种涂层螺栓的防松性能

选用二硫化钼涂层和碳化钨涂层对45钢螺栓进行表面处理,通过横向振动试验研究横向交变载荷作用下螺栓连接结构的松动行为,并与常用的电镀锌涂层螺栓进行对比分析,讨论3种涂层螺栓的防松性能。利用扫描电子显微镜和电子能谱仪分析试验后螺纹表面损伤形貌及化学成分,揭示螺纹表面的磨损机制。试验结果表明：二硫化钼涂层螺栓螺纹表面的主要磨损机制为疲劳磨损、磨粒磨损和氧化磨损,碳化钨涂层和电镀锌涂层螺栓螺纹表面的主要磨损机制为疲劳磨损和磨粒磨损;相同预紧力或等效应力条件下,二硫化钼涂层螺栓因其界面摩擦因数低,防松性能较差,碳化钨涂层螺栓因其表面耐磨性能优异,防松性能最好;相同预紧力矩条件下,二硫化钼涂层螺栓因预紧力高,防松性能最好,碳化钨涂层螺栓次之,电镀锌涂层螺栓最差。     

新型耐振动螺纹

国际麻花钻(National Twist Dril)公司的利尔·西格勒(Lear siegler)分公司宣布一种供装配使用的、由标准螺栓和具有自锁作用的耐振动内螺纹结构型式已经研制成功(图51)。这种称为牙顶锁紧式的螺纹型式,适用于部件连接中的螺纹孔,或用于带有内螺纹的紧固件。据声称,该公司对于加工这种内螺纹的专用丝锥在某些专利方面已获得了国际上独一无二的特许证。此外,还获得了制造这种螺母的专利权。这种新的螺纹型式是     

楔形螺纹连接扭拉关系理论分析及拧紧特性

楔形锁紧螺母是一种应用广泛的防松结构,但是当前关于楔形螺纹连接的扭拉关系理论分析和拧紧特性因素分析的研究成果匮乏,导致楔形锁紧螺母的安装工艺一直缺少理论指导。首次建立并验证了楔形锁紧螺母拧紧过程的扭拉关系理论公式,并对其拧紧特性进行了影响因素分析。首先考虑楔形螺纹面的复杂几何形状,构建楔形斜面上任意区域的局部坐标系,通过坐标转换获得了任意楔形区域的平面方程、切向和法向矢量,在此基础上建立楔形锁紧螺母拧紧过程的扭拉关系理论公式;然后建立精确的楔形螺纹连接有限元模型,仿真了实际的拧紧过程,通过改变不同的摩擦系数、楔形角和螺距,得到拧紧扭矩-预紧力的离散数据点,通过对比理论公式所绘制的扭拉关系直线,从数值仿真角度验证了楔形螺纹连接扭拉关系理论公式的可靠性;同时,采用航空航天领域的两种典型楔形锁紧螺母作为试验对象,通过拧紧试验进一步验证理论公式的可靠性。最后系统研究了螺栓螺母材料、被压件材料、螺纹规格、螺母结构形式、拧紧次数等因素对楔形锁紧螺母扭矩系数和重复拧紧性能的影响规律。     

MoS2/Al薄膜涂层磨损性能研究

采用磁控溅射法在304不锈钢表面制备双元复合涂层MoS₂/Al。采用EDS、扫描电子显微镜(SEM)、三维表面轮廓仪、摩擦磨损试验机等设备对涂层的摩擦学行为进行研究。结果表明，涂层的平均摩擦系数随着载荷的升高呈现下降趋势。载荷为2N时涂层的摩擦系数最高，达到0.34左右，载荷为20N时涂层的摩擦系数最低，约为0.21。对比单元MoS₂涂层可以发现，铝元素的加入提高了涂层的韧性与涂层的摩擦性能，MoS₂/Al复合涂层的破坏机制主要为裂纹的萌生和涂层的片状剥落。     

螺纹联接的防松

从理论上分析，当螺纹的导程小于当量摩擦角时，螺纹就具有自锁能力，不会出现松脱。然而即使有自锁能力的螺栓同样可能出现松脱，这是因为制止松动的摩擦阻力是在预紧力作用了产生的，在静载荷作用下螺栓不会松动。但在受到冲击、振动、变载荷的作用下或在高温的环境中，螺纹副间就会因其载荷瞬间的减少或消失，而失去自锁能力，若这种现象多次重复，便使螺纹联接逐渐松脱。传统的防松方式常采用；螺旋形弹簧垫圈、鞍型弹簧垫圈及内、外齿弹性垫圈和单耳、双耳止动垫圈等。这些方法大多防松能力有限，增加了零件品种，不利于自动化装配作业…     

双头螺栓快速拧紧工具

在机械制造和修配中,常需在机体上拧入大量而密集的双头螺栓。目前采用的双头螺栓拧入工具多种多样,但都存在不足之处。经对比分析,我厂设计制造出一种适用于M8～M56双头螺栓的新型快速拧紧系列工具。经现场长期大量使用,实践证明它比一般常用工具或方法优越,下面作一介绍。一、工具设计原理螺纹自锁条件表明: 当λ≤ρ′螺纹连接具有自锁性。反之,λ>ρ′螺纹连接失去自锁能力。式中λ——圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。通常指螺纹中径圆     

铆螺母安装过程仿真建模及锁紧力矩衰退规律研究

铆螺母是一种新型紧固件,现已广泛应用于汽车、航空和建筑等领域。基于ABAQUS有限元仿真软件建立了铆螺母安装与失效过程的三维有限元数值仿真模型。结合仿真分析以及试验研究,分别探究了铆螺母变形区厚度对紧固件安装成型规律影响,以及收口工艺参数对锁紧力矩的影响规律。结果表明,变形区厚度为0.44 mm时铆接结构的轴向拉拔力最大,并且能够紧密贴合被连接件。此外,采用矩形收口能够保证铆螺母获得比较均匀的径向变形,并且获得足够的锁紧力矩。并且开展了锁紧力矩衰减实验,探究了收口后铆螺母多次使用后的力矩衰减规律。开展了铆螺母变形区厚度与收口形式对结构的力学性能影响研究,对此类紧固件的设计制造具有一定的参考意义。     

横向交变载荷下裙板锁松动试验研究

为研究裙板锁在运行过程中发生松动的原因,对裙板锁进行了横向振动试验,研究初始预紧力、横向激励振幅大小、拆卸次数及不同螺纹类型对裙板锁发生松动的影响,并进行了有限元仿真分析,验证了结果的有效性。试验结果表明,初始预紧力越大,空载振幅越小,裙板锁越不容易发生松动;拆卸次数对裙板锁是否发生松动基本无影响;同等条件下,普通螺纹较梯形螺纹更不易松动,但由于裙板锁的工作性质要求其具有一定的传动性,因此选用具有一定传动性的梯形螺纹。研究结果对工程中分析裙板锁发生松动的原因、指导防松设计具有一定的意义。     

风冷柴油机高强度自锁螺栓安装使用须知

高强度自锁螺栓是不加任何防松装置而实现自锁的。这种安装连接使用可靠,拆装方便,有利于实现安装机械化,提高生产效率。FL91Z／913风冷柴油机上主要机件重要部位的连接固紧,大多采用高强度自锁螺栓（如主轴承螺栓、缸盖螺栓芯杆螺栓和飞轮螺栓等）。高强度螺栓是根据国家标准采用合金钢经滚压螺纹制成的,在螺栓六角顶面上印制有强度等级,如"8．8"。"9．8"、"10．9"和"12．9等。强度等级标记代号的意义是：圆点前数字表示公称抗拉强度的1／100,而圆点前后的数字相乘之积的10倍表示屈服强度。以"8．8"为例,该螺栓的抗拉强度为800N…     

螺栓松动应变频响模型修正识别方法

为了有效识别工程结构中的螺栓连接松动，防范结构连接失效风险，以应变频响函数（SFRF）作为响应特征指标，提出了一种基于模型修正思想的螺栓连接结构松动识别方法。对含4个螺栓连接的搭接板结构，采用薄层单元描述螺栓连接，分别提取仿真模型和松动损伤结构模型螺栓连接位置的应变频响曲线，拾取频响曲线的特征点并构造目标函数。采用拉丁超立方抽样和径向基函数近似方法，构造了连接参数和目标函数之间的代理模型关系。基于模型修正思想，采用遗传算法对目标函数进行优化，识别模型中连接参数值。通过比较模型的初始连接参数和识别出的参数值，可定量描述结构松动损伤。数值算例结果表明，薄层单元有限元建模方式能较准确地模拟螺栓连接特性，使用代理模型可提高搜索效率，能有效识别螺栓连接结构的松动程度。     

基于模态实验的螺栓结合部动刚度识别方法

采用LMS Test.Lab对螺栓结合部进行模态实验分析,获得了系统的六阶固有频率和振型,为有限元仿真中模态分析做参照。利用ANSYS Workbench对有限元模型中弹簧的参数进行设置并进行模态分析,计算出六阶振型和固有频率。对比仿真计算的结果和实验测得的结果,识别出螺栓结合部的动刚度。通过对比螺栓预紧力矩为55N·m时识别结果和实验测试的结果(误差在10%以内),证明了该方法的正确性。本识别方法精度高,识别过程简单,为机械结构中螺栓结合部动刚度的求解提供了一种思路。