螺纹联接原理及力矩管理.ppt

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1、力矩紧固及管理方法,螺纹联接原理,工具简介,AF1力矩管理体系,螺栓联接,双头螺柱联接,螺钉联接,紧定螺钉联接,螺纹联接原理,使用联接是为了便于机器的制造、安装、运输、维修以及提高劳动生产率，常见的可拆式联接有螺纹联接、键联接及销联接等,一、螺纹的基本知识,把一锐角为的直角三角形绕到一直径为d的圆柱体上，绕时底边与圆柱底边重合，则斜边就在圆柱体上形成一条空间螺旋线。 如用一个平面图形K（如三角形）沿螺旋线运动并使K平面始终通过圆柱体轴线YY-这样就构成了三角形螺纹。同样改变平面图形K，同样可得到矩形、梯形、锯齿形、圆弧形（管螺纹）,螺纹又分为米制和英制两类。,螺纹的形成：,螺纹的基本知识,螺纹

2、联接原理,（1）大径d ：与外螺纹牙顶(或内螺纹牙底)相重合的假想圆柱体的直径。在标准中定为公称直径。 （2）小径d1 ：与外螺纹牙底(或内螺纹牙顶)相重合的假想圆柱体的直径。 （3）中径d2 ：一个假想圆柱的直径，该圆柱的母线上牙型沟槽和凸起宽度相等。是确定螺纹几何参数和配合性质的直径。 （4）螺距P ：相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。 （5）导程S ：S = nP ，同一条螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。,螺纹的主要几何参数 ：,（6）螺纹升角 ：中径d2圆柱上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面的夹角。 （7）牙型角 ：轴向截面内螺纹牙型相邻两侧边的夹角。牙型侧

3、边与螺纹轴线的垂线间的夹角。 （8）接触高度 h ：内外螺纹旋合后，接触面的径向高度。,螺纹的基本知识,螺纹联接原理,螺纹的表示方法 ：,粗牙普通螺纹：用字母“M”及“公称直径”表示，如M24； 细牙普通螺纹：用字母“M”及“公称直径螺距”表示，如M241.5 ； 当螺纹左旋时，在螺纹代号之后加“左”字，如M241.5 左；,螺纹的基本知识,螺纹联接原理,螺纹联接的预紧,预紧力：大多数螺纹联接在装配时都需要拧紧，使之在承受工作载荷之前，预先受到力的作用，这个预加作用力称为预紧力 。 预紧的目的：增强联接的可靠性和紧密性，以防止受载后被联接件间出现缝隙或发生相对移动。 预紧力的确定原则：拧紧后螺

4、纹联接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限s的80% 对于一般联接用的钢制螺栓联接的预紧力Qp ，可以按下列关系确定 碳素钢螺栓：Qp(0.60.7) s A1 合金钢螺栓：Qp (0.50.6) s A1 装配时预紧力的大小通常是通过拧紧力矩来控制的,二、螺纹的受力分析,螺纹联接原理,螺旋副中的受力情况,预紧力,预紧力,夹紧力,夹紧力,摩擦力,摩擦力,这是我们需要控制的！,螺纹的受力分析,螺纹联接原理,预紧力和拧紧力矩之间的关系,拧紧力矩T,螺母端面和支承面之间的摩擦阻力矩T1,螺旋副间的摩擦阻力矩T2,一般K=0.10.3 对于M10M64粗牙普通螺纹的钢制螺栓,将其标准参数代入，经简化后

5、得K 0.2 T 0.2Qpd,系数化：T=K*d*Qp,螺纹的受力分析,螺纹联接原理,支撑面力矩,轴向力矩,螺纹面力矩,拧紧力矩的构成,拧紧力矩T,螺纹面力矩系数K1,轴向力矩系数K3,支撑面力矩系数K2,螺纹的受力分析,螺纹联接原理,-扭矩法,拧紧力矩,夹紧力,夹紧力,摩擦系数,润滑后的螺栓,坏螺纹,普通,当拧紧力矩一定时夹紧力随摩擦系数的增大而减小；,三、螺纹联接力矩控制方法,扭矩法就是在拧紧时，当拧紧力矩达到规定力矩时拧紧过程就停止。,螺纹联接原理,-扭矩转角法,在弹性区内，若螺栓参数恒定，预紧力仅与螺栓伸长量有关，而伸长量与转角成正比,螺纹联接力矩控制方法,扭矩转角法：在拧紧达到贴合

6、点后，再转动螺纹件到规定的角度。,螺纹联接原理,-屈服极限法,当拧紧力矩达到螺栓的屈服极限时，转角对力矩的微分为0；,螺纹联接力矩控制方法,屈服极限法就是利用数字电路对扭矩、转角进行微分计算，当微分为零时设备停止拧紧。,螺纹联接原理,硬联接 30 度 (ISO 5393),软联接 720 度 (ISO 5393),四、硬联接与软联接,螺纹联接原理,目标,均值偏差,扭矩,角度,过扭,贴合点,硬联接,软联接,0,硬联接与软联接,螺纹联接原理,动态测试 ：装配的同时用在线式扭矩传感器测量,静态测试 ：装配后用扭矩扳手测量,硬联接与软联接,螺纹联接原理,硬联接,软联接,原因:克服静态摩擦力,原因:扭矩

7、衰减,注：拧紧工具设定值：100N.m,静态手测的力矩比拧紧工具的实际装配力矩大10左右,静态手测的力矩比拧紧工具的实际装配力矩小15左右,硬联接与软联接,螺纹联接原理,60-70%的金属衰减发生在0.3秒以内,时间,衰减,断气,扭矩,0,硬联接与软联接,螺纹联接原理,拧紧时间与力矩关系,ACC发动机变速箱支承与车身紧固,工具型号 EP10XSHR13/C,工艺力矩范围 58.868.6N.m,设定值 63.7N.m,硬联接与软联接,螺纹联接原理,发动机前支架（铝质）螺栓紧固,工具型号 EP10XSHR13/C,工艺力矩范围 58.868.6N.m,设定值 63.7N.m,拧紧时间与力矩关系,

8、硬联接与软联接,螺纹联接原理,前束杆与转向节连接紧固,工具型号 EP8XSHR10,工艺力矩范围 39-47N.m,设定值 43.1N.m,拧紧时间与力矩关系,硬联接与软联接,螺纹联接原理,螺纹联接升角,满足自锁条件,三角形螺纹当量摩擦角,螺纹联接自锁性,五、螺纹联接返松分析,螺纹联接原理,螺纹联接由于其良好的自锁性，在静载荷作用下不会自行松脱 在冲击、振动或变载荷的作用下，会使螺纹副间的正压力突然减小，导致摩擦力减小，螺母回旋，产生返松现象,螺纹联接返松原因,防松原理概括成一句话，即消除（或限制）螺纹副之间的相对运动，或增大相对运动的难度。,螺纹联接返松分析,螺纹联接原理,螺纹联接防返松方法

9、,1）摩擦防松 双螺母、弹簧垫圈、尼龙垫圈、自锁螺母等,螺纹联接返松分析,螺纹联接原理,2）机械防松： 开槽螺母与开口销，圆螺母与止动垫圈，轴用带翅垫片，止动垫片，串联钢丝等,螺纹联接防返松方法,螺纹联接返松分析,螺纹联接原理,螺纹联接防返松方法,3）永久防松：端铆、冲点、点焊 4）化学防松粘合,螺纹联接返松分析,螺纹联接原理,螺纹联接防返松实例应用,自锁螺母,弹簧垫圈,锁止销,螺母凿凹,厌氧胶,螺纹联接返松分析,螺纹联接原理,造成返松情况之一,摩擦力降低/消失,螺栓杆变形,夹紧力,夹紧力,螺纹联接返松,剪切力作用,产生位移,残余预应力,零件不接触,螺纹升角,螺纹联接返松分析,螺纹联接原理,压

10、缩空气驱动气动马达，马达转矩传递给缸体，缸体内油压瞬间上升而得到的脉冲作用于缸体内的驱动叶片上并驱动缸体，从而带动主轴转动进行拧紧；,供气部分,气动部分,脉冲部分,1.油压脉冲风扳构造,使用前需先预热,一、常用风动工具,工具简介,类 别,特 性,型号,图 示,EP6XSHR42 EP8XHR10 EP10XSHR13 EP12XSHR13,EP5PTS12HR42 EP6PTS20HR42,常用风动工具,工具简介,压缩空气驱动气动马达，马达转矩通过齿轮组减速，再经由一离合器驱动主轴转动进行拧紧，当连接件上的扭矩通过主轴反馈达到离合器预设值，离合器开始打滑，拧紧完成；,打滑离合式风扳,2.打滑离

11、合式风扳构造,常用风动工具,工具简介,类 别,特 性,型号,图 示,TWISTHR16 TWISTHR05 TWIST22,打滑离合式,LUF34HR16 LUF34HR08 LUM22HR12,LUM25PR07-P LUM25PR07-P US-LT31PB-23,LTV28R28-10 LTV27SR006-10,常用风动工具,工具简介,由充电池驱动电动马达，马达转矩通过行星齿轮减速，再经由离合器驱动主轴转动进行拧紧，或者通过驱动液压缸及其叶片带动主轴转动进行拧紧；,电池枪构造,二、常用电池枪,工具简介,类 别,特 性,型号,图 示,常用电池枪,工具简介,三、常用电动（电子）工具,工具简

12、介,电动扳手的组成：,控制箱,电缆,拧紧轴,侍服电机：直流无刷、交流侍服,减速齿轮箱,输出轴,扭矩传感器：应变片式,角度传感器：光栅式、脉冲式,电动工具： 无源电动工具：利用蓄电池驱动 有源电动工具：利用电缆导电驱动,电动扳手系统的功能： 、可实现5000组或无限量拧紧数据储存 、角度监控精度极高，达到1度 、扭矩监控精度很高，达到1%，Cp值达到1.33以上 、可实现多种扭矩控制方法： 扭矩法 扭矩转角法 扭矩控制角度监控法 扭矩或角度法 角度控制扭矩监控法 屈服极限法,常用电动（电子）工具,工具简介,电动工具在AF1 分布手持式弯头拧紧枪,共13套,常用电动（电子）工具,工具简介,共22套

13、,电动工具在AF1 分布拧紧轴,常用电动（电子）工具,工具简介,工具选型参考,对于小力矩紧固油压脉冲断气式工具,扭力扳手构造,r,F,T,扭矩 T=Fr,四、常用扭矩检测工具,工具简介,类别,图示,型号,类别,图示,型号,常用扭矩检测工具,工具简介,1.常用拧紧工具使用过程中可能存在的问题：,1、拧紧时间过短,可能原因:对标准不了解、噪音、扭手、工时等,主要表现：收枪过早,不同材料的连接（软硬联接）对紧固时间的要求也有区别。,3、电池枪力矩不符（PES9.6T),可能原因:员工未注意时旋动了力矩设定环,主要表现:电池枪上的力矩设定环被旋动,2、持枪姿势不正确,可能原因:紧固位置限制、操作不规范

14、,主要表现：持枪不能垂直,工具简介,五、工具使用过程中的问题,2.扭矩检测工具使用过程中可能存在的问题：,1、倾斜扳手手柄 使用扭力扳手时.切勿倾斜扳手手柄,倾斜扳手手柄易导致扭力偏差甚至损坏紧固件。 按照国家标准仪器操作规范， 其垂直度偏差左右不应超過10度.其水平方向上下偏差不应超過3度,2、用力过大、速度过快 拧紧紧固件,请注意均匀平随着阻力的不断增加,旋力的速度相应放缓切勿在达到欲置扭力后继续旋力,当听到“咔嗒”声响后立即停止旋力以确保精度,延长使用寿命。 继续旋力,除了会对扳手本身造成严重损害外,还会使得扭力大大超过设定的扭力值。,3、连续两次检测 会使得扭力大大超过设定的扭力值。,

15、工具简介,工具使用过程中的问题,六、螺栓拧紧顺序,螺栓拧紧顺序(三颗螺栓）:,预紧a 紧固b 紧固c 增紧a,预紧a 预紧b 紧固c 增紧a 增紧b,理论:,现场:,1、零件加工精度的提高 2、人员效率的提高 3、装配习熟度的提高,从小至大,工具简介,预紧a 预紧c 紧固b 紧固d 增紧a、b,螺栓拧紧顺序(四颗螺栓）:,对角拧紧,工具简介,六、螺栓拧紧顺序,螺栓拧紧顺序,螺栓拧紧顺序方面可能存在的问题：,1、第一颗螺栓未预紧,2、预紧螺栓对应的不是基准孔,3、紧固顺序不符合从小至大的原则,4、紧固顺序不符合对角紧固的原则,工具简介,力矩不符,硬件原因,软件原因,气压不稳定,异物原因,软连接,硬连接,焊渣、密封胶,油、油脂,操作手法不当,工具混用,型号、状态,存在问题,原因分析,工具原因,连接状态原因,拧紧时间过短,拧紧顺序不当,被联接件错位,力矩不符可能性分析,工具简介,