拧紧策略及其对螺栓预紧力影响研究

随着飞机结构越来越多地采用整体机加件和复合材料构件,螺栓在主承力结构的连接中起着尤为重要的作用。螺栓拧紧在螺栓连接中是最为重要的环节,拧紧过程中产生的轴向力使螺栓被拉长,被连接件被压缩,而这个轴向力就是预紧力,预紧力作为螺栓拧紧中最为关键的因素,对螺栓连接的可靠性、结构力学性能和疲劳寿命有着非常显著的影响。现常采用扭矩法对螺栓进行拧紧,其中预紧力是通过拧紧扭矩转化得到,该过程受摩擦系数影响显著,而拧紧工艺参数亦会影响摩擦系数,使得预紧力与拧紧力矩的转化关系更加复杂。对不同的拧紧方法进行了比较的同时,发现不同拧紧方法对于预紧力的影响不尽相同,对于预紧力的控制也不尽相同。研究拧紧方法、拧紧工艺参数对拧紧力矩-预紧力转化关系的影响,对于精准获得所需的预紧力有积极的作用。因此,就国内外拧紧策略及其对预紧力影响的研究现状进行综述,主要涉及拧紧方法、拧紧方法对预紧力的影响、拧紧工艺参数对预紧力的影响等三个方面。     

影响螺栓预紧力因素的工艺研究

为增强螺纹连接的防松能力以及防止横向载荷螺栓连接的滑动,介绍了4种螺纹拧紧力矩的选择标准依据,通过实例计算对比提出了螺纹预紧力矩的选择方法,提出了螺纹拧紧理想预紧力的关键在于选择符合实际的摩擦因数和降低摩擦因数的离散度。利用各种标准依据螺纹预紧力数学模型,对比了4种标准依据的选择特点,验证了实际工作中对于螺纹连接质量反映为拧紧力矩与轴向预紧力的关系。为以后螺栓拧紧力矩的选择提供了理论依据。     

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。     

某发动机连杆螺栓拧紧工艺开发

为了获得稳定的螺栓预紧力,对某发动机连杆螺栓的拧紧工艺进行正向设计开发。选取弹性区转角法作为该螺栓的拧紧方式,计算动态力矩及拉应力作为拧紧工艺的理论基础。采用装配试验分析系统进行实物拧紧试验,先通过拧断试验初定工艺,再在样机上进行发动机耐久试验,然后在生产装配线上进行拧紧工艺验证,从而得出该拧紧工艺的有效性。     

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。     

飞机结构强度试验中卡板拧紧力矩研究

为了确定飞机结构强度试验中卡板拧紧力矩大小,根据一般卡板加载系统拧紧螺杆连接和装配形式,推导了螺栓拧紧力矩计算公式,并结合试验结果证实其有效性和合理性。基于卡板传力特点,考虑多因素情况下,通过受力分析给出了卡板螺杆预紧力大小选取方法,可作为一般飞机结构强度试验中计算和设定预紧力参考。     

缸盖螺栓拧紧力矩对发动机机体振动影响的试验研究

为了降低因发动机缸盖螺栓拧紧力矩不当引起的机体振动和零件早期失效,借助基于虚拟仪器开发的振动测试分析系统,研究分析了缸盖螺栓拧紧力矩与发动机机体振动的关系。通过发动机台架测试,采集了发动机正常工作状态下的振动数据,并对测试数据采用两种不同的数据分析方法进行分析处理,确立了缸盖螺栓拧紧力矩与发动机机体振动的定量关系,得到了发动机机体振动最小时的最佳螺栓拧紧力矩范围。此拧紧力矩范围与厂方推荐的数值基本吻合,这就为确定螺栓合理拧紧力矩范围提供了一种方便的测试与分析方法,它对指导大中型车辆维修具有较大的实用价值,对发动机设计、制造也具有一定的借鉴作用。     

航空结构中螺栓连接预紧力设计研究

螺栓预紧力表示的是螺栓在拧紧过程中,螺栓与其他连接件之间在拧紧力矩的作用下沿螺栓轴线方向的力。影响螺栓预紧力的因素有很多,比如:螺母与连接件之间产生的静摩擦力、螺母与螺栓之间产生的静摩擦力以及螺栓的拧紧力矩。航空结构中有许多部位需要螺栓连接的,因此,研究航空结构中的螺栓预紧力对于飞机整体的稳定性有一定的帮助。     

发动机连杆螺栓拧紧工艺的试验研究

螺栓连接的拧紧工艺对整机装配品质有很大影响。扭矩控制法和扭矩/转角控制法是控制螺栓预紧力的两种常用方法。分析了这两种方法的特点及影响因素,在以发动机连杆加工和装配中的螺栓拧紧为对象,通过试验研究了这两种方法对连杆大头孔圆度的影响,试验结果表明扭矩/转角控制法具有更高的控制精度。     

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。