轨道车辆制动管接头松弛及复拧的理论与实践

压紧式管接头作为轨道车辆气制动系统管路连接的主流结构形式,螺纹联接松动是其最常见的失效形式。建立了管接头螺纹联接紧固扭矩、轴向预紧力和松脱力矩的理论计算公式;给出制动管路应优先选用小摩擦因数细牙的管接头的结论;指出管接头拧紧后紧固扭矩很快衰减,是由蠕变松弛和扭力松弛共同作用的结果;阐述了材料表面属性会显著影响预紧力松弛,大摩擦因数螺纹表面易发生初始松动;通过复拧试验,验证了复拧处理后的管接头螺纹联接,其残余扭矩会显著提升的结论。     

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。     

铸铝箱体用螺栓扭矩系数影响因素分析

针对某铸铝箱体螺栓联接中预紧力离散度偏高的现状,在紧固件扭转-拉力试验机上进行了螺栓的拧紧试验,分析了拧紧过程中的螺栓使用次数、拧紧速度等工艺过程可控因素对扭矩系数的影响规律。试验结果表明:在螺栓拧紧过程中扭矩系数随着扭矩的增大而不断减小;拧紧速度较小时扭矩系数也相应较小,但扭矩系数离散程度明显偏高;终拧扭矩系数在首次拧紧时最小,第二次拧紧时迅速增加,之后趋于稳定。     

控制螺栓预紧力矩的液压装置

工程上普遍采用螺栓来紧固结构。为了增强联接的刚性、紧密性及防松能力,必须对每个紧固螺栓进行拧紧,给予一定的预紧力。预紧力的大小是通过拧紧力矩来控制的,一般工程上采用控制拧紧力矩的方法很多,例如:使用测力矩扳手或定力矩扳手,装配时测量螺栓的伸长量,规定开始拧紧后的扳动角度和圈数等。理论上计算拧紧力矩 T 的公式为 T=T_1+T_2,式中:T_1为螺旋副间的摩擦力矩,T_2为螺母与支承面间的摩擦力矩。由于摩擦力不稳定等种种因素,加在扳手上的力难于准确控制。有时会把螺栓拧得过紧,给以后工作留下隐患;有时会把螺栓拧得太松,而未达到原先要求的预紧。出现上述情况,我们要力求避免。现介绍一种能合理地控制预紧力的液压式预紧螺栓联接方法。     

拧紧策略对航空发动机单螺栓连接预紧力的影响

针对航空发动机装配过程中出现的螺栓预紧力误差大、控制精度低等问题,基于TC4钛合金单螺栓连接工艺实验,分析了不同拧紧策略对装配预紧力大小及稳定性的影响,具体包括扭矩法、扭矩-转角法等拧紧方法和拧紧速度。在扭矩法的基础上,研究了分步拧紧对预紧力的影响。以单螺栓连接结构和航空发动机典型的法兰螺栓连接结构为研究对象,探索了螺栓预紧力短时衰减规律。结果表明,重复拧紧时扭矩-转角法预紧力标准差大致是扭矩法的三分之一,使用扭矩-转角法、采用分步拧紧和提高拧紧转速均可使拧紧扭矩系数K值趋于平稳,降低预紧力分散程度,提高预紧力控制精度;预紧力在拧紧完成后的短时间内会发生衰减,前5～10min衰减最快,大致占总衰减量的80%,20～30min后预紧力保持稳定。     

拧紧转速对螺栓联接可靠性分析

为了探究不同拧紧转速对螺栓联接效果的影响,利用螺栓多功能紧固分析系统对螺栓在转速为20 r/min、30 r/min、40 r/min、50 r/min、60 r/min、70 r/min的条件下进行扭矩—夹紧力试验,并对螺栓摩擦面进行温度监测。结果表明:在干摩擦条件下,随着拧紧转速的增加,螺栓的摩擦系数逐渐降低;同时引起摩擦面温度逐渐升高,摩擦系数减小。摩擦系数降低导致扭矩系数减小,则扭矩转化的轴向夹紧力较大,充分发挥了螺栓的使用效能。因此,在螺栓的实际装配过程中,适当提高拧紧转速对于保证螺栓联接可靠性具有重要意义。     

拖拉机使用中的一些误区

误区一:螺栓越紧越好 在用螺栓、螺母联接的紧固件中,为防止松动,应保证螺栓、螺母有足够的预紧力,如缸盖螺栓、连杆螺栓、喷油器压板螺栓等,都必须按规定扭矩拧紧,但又不能拧得过紧,否则会造成联接件在外力作用下产生变形、裂纹和凸起,致使结合面不平;同时螺栓还将产生拉伸永久变形,预紧力下降,甚至造成滑扣或折断,引发事故.如有些机手在装配中怕发生冲缸床等故障,拼命拧紧缸盖螺栓,且又不借助扭力扳手,事后引发了不必要的麻烦.     

[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。     

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。     

基于力封闭的多功能螺母拧紧机系统设计

通过对轴向预紧力与螺母转角、拧紧扭矩、联接件的几何参数及螺纹件的摩擦因素间的关系分析,为多家企业委托的汽车后桥及变速箱装配线上开发了基于力封闭的多功能螺母拧紧机.扭矩传感器实时检测扭矩,拧紧扭矩实时显示,可根据设定的门槛扭矩对加、卸载过程进行高、低速自动切换,最终拧紧扭矩可在800 N·m范围内任意设定,扭矩控制平稳精确,生产效率高.     

螺距误差下的螺纹副应力分布及其对装配预紧力的影响研究

螺栓连接结构中的螺纹副和端面接触应力分布规律对装配预紧力以及连接可靠性起着关键的作用,螺纹加工过程中所产生的螺距误差使理想条件下的接触应力发生变化,其导致的螺牙啮合顺序变化不仅会影响螺纹副的应力分布还会对端面的应力分布产生影响,使螺栓拧紧过程中的扭矩与预紧力关系也随之发生变化.针对上述现象,以M10螺栓连接为例,建立了考虑螺距误差下的螺牙啮合理论模型,揭示了应力重分布的产生机理;建立了全参数化的螺栓拧紧过程三维有限元模型,分析了不同的螺距误差分布模式对螺纹副应力、端面应力以及螺栓装配预紧力的影响规律,并通过对内外螺距的选配实现了螺纹副应力均匀分布.最后,通过单螺栓拧紧实验建立了螺距误差与螺纹摩擦扭矩、端面摩擦扭矩以及螺栓预紧力的关联关系,验证了仿真模型以及上述理论的准确性.     

基于模型预估的汽车主动锥齿轮总成锁紧螺母拧紧机

为了实现汽车主动锥齿轮的自动化装配,在锁紧螺母拧紧机的研究中提出了模型预估的设计方法.根据螺栓拧紧特性对预紧力、扭矩、角度进行预估,用嵌入式拧紧控制器对汽车驱动桥主减速器总成装配中的锁紧螺母进行拧紧控制,结合光纤传感检测和机械设计技术进行销孔定位装置及其辅助装置设计.运用智能化的模糊控制算法,完成了对主动锥齿轮中锥形轴承的轴向预紧力、锁紧螺母的扭矩及角度定位多变量目标的模糊智能控制.经实际生产验证,该系统成功地解决了一类带有销孔定位功能的锁紧螺母的拧紧问题,并且系统具有很高的预测准确率,提高了生产效率和产品质量.     

螺纹润滑对螺纹副扭矩系数的影响及拧紧工艺探讨

采用螺栓螺母的螺纹连接结构具有广泛的运用,扭矩法拧紧则是螺纹连接各类拧紧中的最为广泛运用的拧紧方法。为了保障采用扭矩法拧紧的螺纹连接副的可靠性和稳定性,需要对螺纹连接副的扭矩和预紧力关系进行试验和研究。在制订装配工艺时,也需要结合螺纹副的实际情况和螺纹部位的润滑状态等选用合适的装配工艺。本文针对M12的镀锌螺栓,选用不同类型的螺母和螺纹润滑介质研究其扭矩和预紧力关系。结果表明,不同润滑介质对螺纹副的扭矩和预紧力关系有一定影响,对于不同类型的螺母,其影响程度也不同。同时通过分析差异性,对螺纹副的工艺选择进行了一定探讨,为如何选择合理的装配工艺提供了一定启发。     

汽车高强度螺栓的防松性能的影响因素研究

建立了螺纹联接拧紧力矩与松脱力矩的计算模型,得出拧紧力矩与松脱力矩计算的规律,粗牙螺栓的松脱力矩为拧紧力矩的80%,细牙螺栓的松脱力矩为拧紧力矩的85%。对螺栓防松性能的影响因素进行了理论分析,并通过横向振动试验验证了不同头部结构、弹簧垫圈、预紧力、表面处理等对螺栓防松性能的影响,结果表明:六角法兰螺栓的防松性能较好,弹簧垫圈在预紧力较小时具有一定的防松作用;在一定范围内,随着预紧力、摩擦系数增大,防松性能越好;粗牙螺栓的防松性能较细牙螺栓好。并且提出了部分高强度螺栓的使用建议。     

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。     

电镀锌螺栓摩擦因数影响因素的实验研究

针对目前电镀锌螺栓扭矩系数散差大,不利于预紧力控制的问题,基于单因素方差分析理论,通过对不同螺栓强度等级、镀层厚度、钝化层、支撑面硬度的镀锌螺栓进行拧紧实验,找出影响螺栓摩擦因数的关键因素,发现D级钝化层螺栓比C级能承受更大轴向力,可以有效提高螺栓效能。对影响螺栓摩擦因数的关键因素进行控制,通过对控制前后实验数据的对比,发现控制后能有效地减少螺栓扭矩系数的散差,提高镀锌螺栓连接的可靠性。     

AP1000蒸汽发生器人孔法兰螺栓预紧力校核

根据在施工现场采用螺栓拉伸机不能松动由扭矩扳手紧固的AP1000蒸汽发生器(SG)人孔法兰螺栓现象,简要分析了蒸汽发生器在生产和安装期间选用的扭矩控制法、伸长量控制法等预紧方法。对螺栓在紧固、松动后的扭矩-预紧力、伸长量-预紧力分别进行了校核计算,得出了用螺栓拉伸机松动比用扭矩扳手紧固产生的预紧力小是造成施工现场不能用螺栓拉伸机松动由扭矩扳手紧固的人孔法兰螺栓现象的根本原因。最后建议,无论采用扭矩控制法还是伸长量控制法,应在保证SG人孔法兰密封性的前提下,通过校核螺栓预紧力,使扭矩控制法和伸长量控制法产生的螺栓预紧力相互匹配,以确保无论采用哪一种螺栓紧固方法都能满足螺栓的拆装需要。     

电镀锌螺栓摩擦系数影响因素的实验研究

针对目前电镀锌螺栓扭矩系数散差大,不利于预紧力控制的问题,基于单因素方差分析理论,通过对不同螺栓强度等级、镀层厚度、钝化层、支撑面硬度的镀锌螺栓进行拧紧实验,找出影响螺栓摩擦因数的关键因素,发现D级钝化层螺栓比C级能承受更大轴向力,可以有效提高螺栓效能。对影响螺栓摩擦因数的关键因素进行控制,通过对控制前后实验数据的对比,发现控制后能有效地减少螺栓扭矩系数的散差,提高镀锌螺栓连接的可靠性。     

轴向振动工况下切槽式螺母的防松性能研究

针对全扭矩工况(螺栓预紧力矩均为设计值)、欠扭矩工况(螺栓预紧力矩均为设计值的20%)和部分欠扭矩工况(其中一组对角螺栓预紧力矩为设计值,另一组对角螺栓预紧力矩为设计值的20%),系统开展了轴向振动载荷作用下切槽式螺母的防松性能研究;全扭矩工况下研究了切槽处裂纹对切槽式螺母防松性能的影响,利用体式显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)等微观分析设备分析裂纹的扩展情况。结果表明:在三种预紧工况下,全扭矩时螺母具有良好的防松性能,但在欠扭矩和部分欠扭矩工况下螺母的防松性能降低,且后者更为严重;螺栓的松动过程可分为两个阶段:第一阶段是螺栓轴向力快速下降,原因是材料发生塑性变形和螺纹接触面应力重新分布;第二阶段是螺栓残余预紧力缓慢下降,原因是螺纹接触面发生微动磨损。此外,切槽处裂纹会降低螺母防松性能,通过微观分析表明裂纹试验后出现明显扩展。     

扭矩转角法工艺与检测方法

传统的螺纹紧固件拧紧方式为扭矩控制法,紧固扭矩随很难控制的摩擦系数变化,轴向预紧力精度低,且不会超过屈服强度的70%。针对紧固件扭矩法和扭矩转角法进行了理论与试验研究,对扭矩转角法的起始扭矩和转角的确定方法做出了说明,提出了螺栓扭矩转角法的屈服点捕捉方法,制定了合理的扭矩转角法拧紧方案,并通过路试试验验证了扭矩转角法的优势,结果显示扭矩转角法得到的预紧力较高,且在路试过程中预紧力衰减较少。