01拧紧技术-螺拴的受力分析,扭矩工艺的确定

CCChina_DocumentationStandardv2200606061高级拧紧技术－螺拴受力分析、扭矩的确定力帆-重庆2011年5月阿特拉斯.科普柯CCChina_DocumentationStandardv2200606062ClamploadRequired需要的夹紧负荷?CCChina_DocumentationStandardv2200606063CCChina_DocumentationStandardv2200606064简单螺拴连接的负荷CCChina_DocumentationStandardv2200606065螺拴连接的负荷夹紧力=2CCChina_DocumentationStandardv2200606066螺拴上的负荷=？CCChina_DocumentationStandardv2200606067为了便于分析，假设螺拴材料的硬度非常低，像弹簧一样CCChina_DocumentationStandardv2200606068现在是螺拴拧紧后的状态CCChina_DocumentationStandardv2200606069螺拴连接受到额外的力CCChina_DocumentationStandardv22006060610连接受到更大的外力接触面的夹紧力此时为0CCChina_DocumentationStandardv22006060611连接受到的外力继续增大CCChina_DocumentationStandardv22006060612螺拴就是一个硬的拉伸弹簧CCChina_DocumentationStandardv22006060613零件就像一个更硬的压缩(压紧)弹簧CCChina_DocumentationStandardv22006060614螺拴与零件的关系就像两个弹簧固定在一起CCChina_DocumentationStandardv22006060615螺拴和零件的变形CCChina_DocumentationStandardv22006060616基本螺拴连接分析图CCChina_DocumentationStandardv22006060617外力的影响CCChina_DocumentationStandardv22006060618CCChina_DocumentationStandardv22006060619历史背景十九世纪开始的工业化要求用系统的方法来设计机械零件CCChina_DocumentationStandardv22006060620连接图德国人Rotscher在1927年提出了连接图，这种方法直到今天仍在使用，帮助我们理解连接的力学特性和进行计算。CCChina_DocumentationStandardv22006060621VDI2230，德国工程师协会2230标准基于从1960年代就开始的研究，德国工程师协会(VDI，GermanSocietyofEngineers)发布了VDI2230：高负荷连接的系统计算方法－SystematicCalculationofHighDutyJoints.CCChina_DocumentationStandardv22006060622CCChina_DocumentationStandardv22006060623VDI2230－使用范围VDI2230的应用非常广泛，包括带60度法兰的高强度螺拴，螺丝大小从M4到M39。它给出的是单螺拴连接的分析指导。由多个螺拴组成的连接，负荷首先要被分配，使每个螺拴上的负荷确定下来。CCChina_DocumentationStandardv22006060624背景VDI能最小化螺拴的尺寸，同时能够满足应用的负荷需求。关键是要提供足够的预紧负荷，以抵御各种外部负荷，以及可能的预紧力的损失。有几个VDI中的关键的概念我们这里简单地进行讨论。CCChina_DocumentationStandardv22006060625轴向负荷CCChina_DocumentationStandardv22006060626剪切负荷在一个受剪切力的连接中，螺拴预加负荷产生夹紧力，夹紧力在接触面产生静摩擦力克服剪切力。CCChina_DocumentationStandardv22006060627失效模式螺拴过载螺纹滑扣过高的承压应力疲劳失效预紧力不足未能阻止连接分离.密封失效外螺纹未能提供足够摩擦力内螺纹CCChina_DocumentationStandardv22006060628计算步骤R1－决定拧紧系数考虑到不同的拧紧方式导致扭矩的分散，VDI引入拧紧因数(tighteningfactor)。VDI的一个表格给出了拧紧系数的参考值MmaxAMminFMaximumPreloadα==FMinimumPreloadCCChina_DocumentationStandardv22006060629计算步骤R2－决定最小夹紧力最小夹紧力有如下几个重要因素要考虑：1,需要由夹紧力产生的摩擦来对抗剪切力2,密封性需要一定的力(使用密封垫圈时)3,防止接合面分开CCChina_DocumentationStandardv22006060630计算步骤R4－设置预加负荷损失由于材料局部嵌入和不同的热膨胀特性，螺拴预加负荷可能会损失铝制部件钢制螺拴CCChina_DocumentationStandardv22006060631计算步骤R5～R8最小装配载荷、最大载荷、装配应力、工作应力CCChina_DocumentationStandardv22006060632计算步骤R9－决定反复交变应力把螺拴上的交变应力σa和材料的耐疲劳极限作比较。螺纹在热处理前后的耐疲劳极限有公式可查。CCChina_DocumentationStandardv22006060633计算步骤R10－表面应力把螺拴/螺母表面下的承压应力与部件材料的极限值相比较。无论是在装配结束后的静止状态还是工作时最负荷状态，都不应使材料产生蠕动creep。CCChina_DocumentationStandardv22006060634计算步骤R11–防止滑扣防止螺纹滑扣是非常重要的。在这一步中计算螺纹需要咬合多少扣以防止滑扣发生。NUTBOLTStripplaneofnutStripplaneofboltCCChina_DocumentationStandardv22006060635计算步骤R13–计算扭矩对扭矩控制方式，VDI提供了方程式计算和查表两种方式来选取目标扭矩。使用最低可能的摩擦系数以防止过拧的发生。过拧即螺拴被拧断或屈服。CCChina_DocumentationStandardv22006060636CCChina_DocumentationStandardv22006060637VDI2230–辅助设计软件有一系列的VDI2230辅助设计软件，例如BoltScience的BOLTCALCHexagon的SR1GWJ的KISSsoftMiroslavPetele的MITCalctheBossardGroup的BossCalcCCChina_DocumentationStandardv22006060638Wearecommittedtoyoursuperiorproductivitythroughinteractionandinnovation.通过互动与创新，我们承诺您实现卓越生产力。CCChina_DocumentationStandardv2200606063939