紧固件静、动态扭矩是什么?紧固件动态扭矩问题2194249085

紧固件静态扭矩和动态扭矩的定义

动态扭矩:紧固件在被紧固的过程中测量得到的最大峰值。扳手和动力工具都可以施加动态扭矩,动态扭矩是在紧固的过程中测量的。动态扭矩所产生的轴向预紧力满足工程上对预紧力的要求。

静态扭矩:在一个紧固件被紧固好之后,将其在拧紧方向上继续旋转的瞬间所需要的扭矩。静态扭矩是在紧固之后测量的。静态扭矩标准用来监控生产过程的稳定性。

检测扭矩:与静态扭矩相同。

紧固件静态扭矩和动态扭矩的测量方法

动态扭矩测量方法:

1、通过在紧固工具与被紧固件之间另加的传感器进行测量。

2、通过紧固工具自身所带的扭矩传感器测量;

静态扭矩测量方法:

用测力扳手(有表盘式,数显式等类型,SGM大多采用表盘式),在紧固好以后5分钟内,向紧固件拧紧的方向上拧<5°的角度,所得到的数值。

静态扭矩和动态扭矩与预紧力之间的关系

1、静态扭矩会随着时间的推移而衰减,被紧固件为非金属时尤为明显:而且影响静态扭矩的因素较多,与预紧力之间的线性关系不明显。

2、动态扭矩不存在随时间推移而衰减的问题:与静态扭矩相比,动态扭矩与预紧力之间的线性关系更明显。

紧固件扭矩的职责分工

1、PATAC负责释放动态扭矩和初始静态扭矩

PATAC根据设计要求,并结合实验结果和路试结果,释放动态扭矩标准。

2、ME负责释放静态扭矩

ME根据PATAC所释放的动态扭矩,在生产线上以动态扭矩标准的Nominal为目标值来调整紧固工具的扭矩,按照正常生产的方式紧固,测量所得到的静态扭矩。采用的方法(30组数据),得到静态扭矩标准的Nominal和公差,从而得到静态扭矩标准。

静态扭矩与动态扭矩的书写格式

1、静态扭矩

SA-BNM;静态扭矩应写为范围的形式;

例如:S25-35NM;在S与25-30NM之间无空格;

其中S代表Static (静态的); A代表静态扭矩的下限,B代表静态扭矩的上限;NM即扭矩单位: 牛顿.米。

2、动态扭矩

D nominal+/-tolerance NM;动态扭矩写为名义值+/-公差的形式

例如:D30+/-5NM;在D与30+/-5NM之间无空格;

其中D代表Dynamic(动态的); NM即扭矩单位:牛顿.米;tolerance应为对称公差,不能设为上下公差不对称的形式,例如:D30+3/-5NM是不对的。

生产上应该把紧固工具的动态扭矩值以nominal为目标值,而不应该故意偏离名义值。

3、自攻钉的动态扭矩

自攻钉通常采用FDSNS标准( Fully DrivenSeated Not Stripped,即攻到底且不滑牙)。

例如:D 1.5+/- 0.5NM S1 NM MIN FDSNS

其中D代表Dynamic(动态的);其后跟一空格;1.5+/- 0.5NM表示动态扭矩的范围,1 .5NM仅供生产.上实际设定扭矩的一个参考,并不表示为Nominal值,实际使用的动态扭矩由生产上根据实际状况调整枪的动态扭矩,但要保证FDSNS标准( Fully Driven SeatedNot Stripped,即攻到底且不滑牙)。

最后注上FDSNS (Fully Driven Seated NotStripped).

紧固件动态扭矩标准的类型

紧固件动态扭矩标准的类型有:普通螺栓螺母、自攻钉和PlateNut、自攻螺栓、涂胶螺栓螺母和自锁螺母

1、普通螺栓螺母

1.1紧固件扭矩示意图:

1.2紧固件的阻力矩一端面摩擦阻力矩

承载面越大,其阻力臂越长,相同阻力所产生的阻力矩就越大;因此,承载面直径大的紧固件,其所需的扭矩大。

1.3轴向预紧力所产生的阻力矩

1.4影响动态扭矩的因素

1.4.1紧固件头部形状

随着头部承载面直径的增大,摩擦面不断增大,达到相同轴向预紧力所需要的扭矩也不断增大。因此,其他条件相同的情况下,头部摩擦面直径大的紧固件所需的扭矩越。

1.4.2紧固件表面的摩擦系数

不同表面处理方法的紧固件其摩擦系数相差很大。但是可以通过加入调节剂来把表面的摩擦系数调整到所需要的范围。表面电镀 (白色,黄色,黑色,深绿色)不加摩擦系数调节剂的情况下,摩擦系数为0.3左右;当 表面有油的情况下为0.1左右;表面没有镀层的(例如焊接螺栓,焊接螺母)为0.1左右;GM标准为0.1~0.16。

由于 表面摩擦系数对相同扭矩条件下所产生的轴向力有很大的影响,因此对于重要的紧固件需要规定表面摩擦系数的范围。

1.4.3螺纹之间的实际配合

通常螺纹之间应该为间隙配合。即螺栓表面镀层后为6h,螺母表面镀层后为6H,但是由于紧固件本身制造的误差,以及表面镀层厚度的误差,可能会造成紧固件实际为过盈配合或间隙配合。这可能会造成拧不到底或者滑牙。

1.4.4紧固件的特性(自攻,涂胶,自锁等)

自攻螺栓对应的螺母无螺纹,需要螺栓在螺母上直接攻出螺纹,因此,需要额外加大扭矩。对于螺纹涂有螺纹胶(起防松,或者密封等作用),或者螺母为自锁螺母,将会造成螺纹间实际配合为过盈配合,因此,需要额外加大扭矩。

2、自攻钉

2.1自攻钉与薄板配合

自攻钉与薄板或者PalateNut和U-Nut配合(钢板厚度<自攻钉牙矩),其啮合牙数很少(只有1牙),承载能力很小,容易造成滑牙,因此扭矩必须很小。

2.2自攻钉与厚板配合

自攻钉与厚板配合(板厚>自攻钉牙矩,厚板的材料一般为非金属),与自攻钉配合的孔的直径以及 板的厚度的变化会引起所需的动态扭矩的很大波动。直径变大,以及板变薄容易造成滑牙,反之,容易造成攻不到底。

自攻钉的扭矩一般都较小(一般在1.5+/-0.5Nm左右),紧固自攻钉的枪(气枪或电枪)在扭矩很小时,其波动量的相对值较大,不易精确控制。

3、自攻螺栓

3.1自攻螺栓动态扭矩

自攻螺栓 (Taptite )由于需要螺栓在光孔基体上强行挤压出螺纹,因此需要额外增加扭矩。

3.2自攻螺栓的优点:

3.2.1基体螺纹是靠自攻螺栓强行挤出,螺纹间为过盈配合,因此具有良好的防松性能。

3.2.2省去了与螺栓配合的基体的攻丝工序,可以降低一定成本。

3.3自攻螺栓的缺点:

自攻螺栓本身制作成本较高,因此价格较高。

3.4自攻螺栓的常见问题:

自攻螺栓与光孔配合,对于光孔直径的波动非常敏感,光孔直径大易造成滑牙,直径小易造成攻不到底。因此出现滑牙和攻不到底时应首先查光孔的直径;其次查自攻螺栓的尺寸及实际的动态扭矩等。

4、涂胶螺栓螺母

有些螺栓螺母涂有胶,可以根据需求,涂螺纹锁紧胶,密封胶,减震胶,防焊渣胶等。

涂胶螺栓螺母,由于涂有胶,造成螺纹间的实际配合为过盈配合,因此需要额外的扭矩来克服阻力,其扭矩比对应的普通螺栓螺母大。

5、锁紧螺母

Prevailing torgue nUt锁紧螺母采用螺纹结构变形,使螺母与螺栓的局部配合为过盈配合,螺栓螺母间始终保持有压应力,从而达到防松的目的。这会使在紧固螺栓、螺母时需要额外的扭矩。其额外扭矩标准一般会在图纸上明确标出。

影响动态扭矩的因素(被紧固件)

1、设定动态扭矩时不仅要考虑紧固件,还要考虑被紧固件以及紧固件工具。

2、动态扭矩太小,容易引起松动和疲劳断裂,同时不利于发挥紧固件的潜力:动态扭矩太大,容易引起紧固件屈服,
甚至断裂,滑牙,以及被紧固件被压溃。

3、被紧固件的材料硬度,表面粗糙度,表面摩擦系数,被紧固件的结构,都会影响所需要的动态扭矩。同时还要考
虑被紧固件的强度,保证不会被压溃,进而得到被紧固件所能承受的最大扭矩。

4、动态扭矩标准需要由紧固件和被紧固件共同确定。最小动态扭矩应该保证在客户使用的过程中不松动,最大扭矩
应保证紧固件以及被紧固件不失效(如屈服,断裂,滑牙,压溃,变形等)

5、为了充分发挥紧固件的性能,–般应使紧固件的轴向预紧力为紧固件保证载荷的50~75%。

GM推荐的紧固件动态扭矩标准

影响动铁扭矩的因素(紧固工具)

不同的紧固工具精度不同,一般情况下,精度由高到底如下:电动枪>气动枪>脉冲枪。

脉冲枪

1、脉冲枪的原理:

气动枪和电动枪其原理类似于用手推动扳手拧螺栓:脉冲枪类似于不断用锤子去敲击扳手拧螺栓。

2、脉冲枪的优点:用同等输出扭矩的条件下,尺寸小,重量轻,人机工程好。

3、脉冲枪的缺点:输出扭矩波动大,噪音较大;

4、脉冲枪的适用范围:

a拆卸紧固件;

b重型设备上的大紧固件的紧固;

c动态扭矩精度要求低的场合;

5、脉冲枪不适合的范围

a不适用于自锁螺母,涂胶螺母,涂胶螺栓,自攻螺栓;

b不适用于重要的紧固件(如对安全和功能有重大影响的紧固件,如PQC值为PS1,PS2和PF1) ;

c不适用于软连接(如被紧固件为非金属,或者有非金属的垫片等)。

如何判定是否松动

紧固件紧固完毕后随着时间的推移,其静态扭矩均会衰减。只有在紧固完毕后5分钟内测得的静态扭矩值才有意义。时间超过5分钟后,其测量值均会有较大衰减。因此,静态扭矩是否衰减并不能作为紧固件是否松动的依据。

对于重要的紧固件,紧固后应在紧固件和被紧固件上用记号笔画线。如果经过路试或台架实验,其记号线发生错位,则说明松动。如果记号线未发生错位,则说明未发生松动。