AtlasCopco基本拧紧技术

BASICTIGHTENINGTECHNIQUE

根本拧紧技术ACTighteningTechnique

阿特拉斯·科普柯拧紧技术1根本拧紧技术介绍装配过程中的根本问题，为正确和使用选择工具提供指导对客户来讲，成功的关键是所使用的工具／设备能够匹配其特定需要．

2精选pptDifferentwaysofassembling装配的不同方法Welding(焊接)Gluing(粘接)Riveting(铆接)Tighteningwithscrewsandbolts(螺栓拧紧连接)3精选pptWhyuseboltedjoints?为什么使用螺栓连接Easyandquickassembly(简单方便)Canbedisassembledandreassembled(可以拆卸和重新装配)Standardisedwell-definedelement(标准化)Cost-efficient(节省本钱)Theboltshouldbeweakestlink(设计成最薄弱环节)It’ssoeasythatachildcandoit4精选pptThethreadcreatestheclampload

thatholdsthejointtogether螺纹建立夹紧载何使得工件被夹紧)ClampingforceTensionTurningthenutorscrewstretchesthescrew(旋转螺母或者螺栓拉深螺栓)Stretchingthescrewclampsthepartstogether(拉伸螺栓保证工件夹紧)Theclamploadinthejointisthetargetofalltightening(夹紧载何就是我们的拧紧的目标)5精选pptClampingforcevstensileloadandshearload夹紧力和螺栓张力和剪切力ShearloadShearloadTensileloadTensileloadClampingforce6精选pptThismustbeavoided!这个必须要防止ShearloadShearloadTensionTension7精选ppt8精选pptBolttension=20kN9精选pptBolttension=?ton10精选pptBolttension=?ton=10kN11精选pptIsthebolttensionnowapproximately……..

现在螺栓的拉伸力大约是多少?10kN?20kN?Or30kN?12精选pptTheCorrectansweris:正确的答案是:20kN–theboltpretensionwillNOTchange(much)螺栓上承受的拉伸力是不会变化的13精选pptTheSpecialFastener特殊模式14精选pptTheUseoftheSpecialFastener拧紧这个模式15精选pptTheJointLoadedbyanAppliedForce连接负载被一应用的力产生16精选pptTheJointLoadedbyanAppliedForceZeroclampattheinterface.界面中没有夹紧17精选pptTheJointLoadedbyanAppliedForce18精选pptQuestionWhatisthemajordifferencebetweenaboltedjointononehandandawelded,gluedorrivetedjointontheotherhand?螺栓连接和焊接铆接粘接有什么最大的区别Andwhatistheconsequenceofthisdifference?这个不同点有什么重要的19精选pptQuestionWhatisthemajordifferencebetweenaboltedjointononehandandawelded,gluedorrivetedjointontheotherhand?THEBOLTEDJOINTISPRELOADED!螺栓连接有预加负载Andwhatistheconsequenceofthisdiffference?20精选pptQuestionWhatisthemajordifferencebetweenaboltedjointononehandandawelded,gluedorrivetedjointontheotherhand?THEBOLTEDJOINTISPRELOADED!Andwhatistheconsequenceofthisdiffference?ONLYASMALLPORTIONOFTHEEXTERNALLOADISTRANSFERREDTOTHEBOLT(untilthepreloadisexceeded)!只有很小的一局部外部负载被转移到螺栓上(直到超过预加负载)21精选pptQuestionWhatisthemajordifferencebetweenaboltedjointononehandandawelded,gluedorrivetedjointontheotherhand?THEBOLTEDJOINTISPRELOADED!Andwhatistheconsequenceofthisdiffference?ONLYASMALLPORTIONOFTHEEXTERNALLOADISTRANSFERREDTOTHEBOLT!INTERESTING–BUTWHATISTHEVALUEOFTHAT?意义-但是这个价值是什么22精选pptVariationsinexternalloadsareonlytoasmallextenttransferredtothebolt=>Thefatigueresistanceoftheboltbecomesveryhigh外部负载的变化只有很小的一局部会转移到螺栓上=>这样螺栓就不容易由于负载的交变而产生疲劳损坏Itprovidesafrictionalgrip=>Itwillnotcomeapartifthepartscannotmoveinrelationtoeachother提供了一个有摩擦力的夹紧=>这将不会出现部件别离如果部件不能有相互的位移23精选ppt螺栓连接的受力剪切拉伸24精选ppt一定要确保施加的扭矩到达最小需要扭矩夹紧力一定要高于外部载荷平安余量载荷的影响因素:振动摩擦力的变化连接件尺寸变化拧紧精度25精选ppt施加的力不要超过使用极限螺栓拉伸量N夹紧力施加的力过大会使螺栓过度伸长平安余量取决于:拧紧精度材料等级26精选ppt螺栓连接应用的历史背景27精选ppt历史背景十九世纪工业革命开始，为得到更大的生产力要求工业产品必须到达：系统化质量可控性可复制性28精选ppt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。29精选pptVDI2230，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.30精选pptVDI2230－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。31精选ppt连接件图螺拴与连接件的关系拉伸弹簧＋压紧弹簧32精选ppt连接件图力伸长量压缩量螺栓拉伸连接件压缩压力拉力螺拴和连接的变形33精选ppt连接图解螺栓连接的变形关系夹紧力变形预紧力螺栓伸长δ1

连接件压缩δ2

34精选pptJointDiagrams连接图解轴向工作载荷的影响力δ1δ2变形螺栓受力增加局部夹紧力减少局部σδ1

工作载荷35精选ppt通过螺纹产生夹紧力把连接件夹紧旋转螺母或螺丝使螺丝受力伸长螺丝伸长产生的夹紧力把连接件夹紧我们需要的是连接件中的夹紧力36精选pptTorquemeasurement扭矩测量Theappliedtorqueismeasured应用力矩ClampingforceNeeded需要的夹紧力Clampingforceistheaimatbutitishardtomeasure.Torqueiseasytomeasureandapply.夹紧力是目标但是比较难测量但是扭矩比较容易测量37精选pptTorqueT=FxrrFTa½rFTbTa=FrTb=½FrResult:Ta=2TbF=appliedforce(inNewton)r=leverlength(inmeters)38精选ppt为了拧紧螺栓,必须施加力以便拧紧螺母/螺丝39精选pptClampingforcedependsontorqueandotherfactors夹紧力的因素是扭矩和其余的因素Fm=T/(0.16P+(μg*0.58*d2)+((Dkm/2)*μk))Definitions:Fm =clampingforce夹紧力P =pitchofthread螺距μg =frictionvalueinthread;螺纹摩擦系数d2 =diameterbolt螺纹中径Dkm =sizeofsurfacebolt(nut)-head螺栓头小外表尺寸Dkm=(dw+dh)/2μk =frictionvaluesurfacebolt-head螺栓头下的摩擦系数40精选ppt50%10%40%Frictionbetweenthreadboltandthreadnut螺纹和螺帽的摩擦力Clampingforce夹紧力Frictionunderbolt-head螺栓头下的摩擦力50%40%Relationbetweenappliedtorqueandclampingforce扭矩和摩擦力的关系41精选pptChangingfriction:

bolt-head螺栓头下的摩擦力变化Teflonwasher塑料惦片42精选ppt40%20%40%40%40%Teflonwasher塑料垫片Frictionbetweenthreadboltandthreadnut螺纹和螺帽的摩擦力Clampingforce夹紧力Frictionunderbolt-head螺栓头下的摩擦力Relationbetweenappliedtorqueandclampingforce扭矩和摩擦力的关系43精选pptLessfriction:40%20%40%44精选pptChangingfriction:

bolt-head螺栓头下的摩擦力变化Lockingwasher防松垫片45精选ppt60%0%40%60%40%Lockingwasher防松垫片FrictionbetweenthreadboltandthreadnutClampingforceFrictionunderbolt-headRelationbetweenappliedtorqueandclampingforce扭矩和摩擦力的关系46精选pptMorefriction60%0%40%47精选pptChangingfriction:

threadbolt-nut螺纹的摩擦力变化Oilonthethreads加油48精选ppt50%20%30%50%30%OilonthreadsFrictionbetweenthreadboltandthreadnutClampingforceFrictionunderbolt-headRelationbetweenappliedtorqueandclampingforce49精选pptLessfriction:50%20%30%50精选pptChangingfriction:

threadbolt-nutCorrodedbolt锈51精选ppt50%0%50%50%50%RustedboltFrictionbetweenthreadboltandthreadnutClampingforceFrictionunderbolt-headRelationbetweenappliedtorqueandclampingforce52精选pptMorefriction50%0%50%53精选pptOtherwaysofchangingthefriction?Liquidloctite液体乐泰螺纹胶Locknut防松螺帽Paintinthethreads螺纹中含有油漆Damagedthreads损坏的螺纹Weldingpearls焊渣Boltfinishing(Cr6,Dacromet®,etc.)54精选pptLoctite55精选pptLocknut56精选pptPaintonthethreads57精选pptDamagedthreads58精选ppt50-40-10规那么扭矩100%90%的扭矩用于克服摩擦力夹紧力10%螺纹副中40%螺栓头下摩擦力50%59精选ppt夹紧力与摩擦力的关系一般情况下螺栓头下摩擦力

50%螺纹副中摩擦力

40%

10%在螺栓法兰面上加润滑油螺栓头下摩擦力

45%螺纹副中摩擦力

40%夹紧力

15%螺纹副中有杂质或螺纹受损螺栓头下摩擦力

50%螺纹副中摩擦力

45%

5%60精选ppt螺栓标识系统生产商标识第一个数=1/100的最大抗拉强度(N/mm2) 100×8=800N/mm2

第二个数=屈服强度与最大抗拉强度之间的关系

0.8=80%两数相乘得出屈服应力

800*0.8=640N/mm2

公制螺纹.61精选ppt施加的力不要超过使用极限螺栓拉伸量N夹紧力施加的力过大会使螺栓过度伸长平安余量取决于:拧紧精度材料等级62精选ppt63精选ppt软连接和硬连接64精选pptTorque=OK夹紧角:φ65精选ppt硬连接的定义(ISO5393)30°max.夹紧角66精选ppt硬连接举例ClampingforceSteepslopeAngleLowangledisplacement67精选ppt720°min.软连接软连接的定义(ISO5393)68精选ppt软连接举例ClampingforceSoftslopeAngleHighangledisplacement69精选ppt连接的特性也决定着所需工具的类型(ISO5393)

．旋转角度目标扭矩A.硬连接：到达贴合点后，旋转30°以内到达目标扭矩的连接。B.软连接：到达贴合点后，旋转2圈〔720°〕以上到达目标扭矩的连接。扭矩的过扭程度受连接件硬度以及工具转速影响。软连接、硬连接30°720°70精选pptTAngle(φ)SnuglevelTAngle(φ)Snuglevel硬连接<30deg(ISO5393)软连接>720deg(ISO5393)XNmXNm<30°>720°71精选ppt扭矩过冲10Nm9Nm工具虽然设定都是9Nm，但是针对不同性质的连接会产生不同的结果72精选ppt软、硬连接目标均值偏差扭矩角度过扭贴合点硬连接软连接73精选ppt如何在一个连接件上测量扭矩动态扭矩:在拧紧螺栓的同时用在线式扭矩传感器测量。

静态扭矩:安装后用扭矩扳手测量。74精选ppt静态扭矩动力工具输出扭矩

92949192949292X=92,43=1,13扭力扳手静态扭矩

103106103100100103100X=102,14=2,27T(Nm)时间20406080100110120(A)工具输出(动态扭矩)(B)扭力扳手(静态扭矩)原因:静态摩擦力75精选ppt硬连接上－－由于较高的静态摩擦力，静态扭矩可比动态扭矩要高。右以下图中倒V的拐点即是扭力扳手测得的硬连接上的静态扭矩76精选ppt 装配 手测

(动态) (静态) 102.6 112 102.6 110 101.4 111 101.2 110 102.4 113 100.9 109 102.1 110 102.4 111 101.0 113 101.8 112

101.84 111.1 0.67 1.4 2.01 4.1均值 标准偏差

(Sigma) 3Sigma硬连接77精选ppt软连接－－静态扭矩较动态扭矩要偏小，原因是衰减。VDI2230里系统的方法设置螺拴即有计算扭矩衰减这一步骤78精选pptIfwelookatwhathappenstothesurfaceincontactwiththethreadsandunderthehead,wewillnoticethatlocallytheloadcanbeextremelyhigh,farexceedingyieldandtheseareaswillcollapse(embedment).Embedmentreducestheclampingforcebecausetheelongationoftheboltisreduced.VeryhighloadVeryhighloadAverageload(80%ofyield)扭矩衰减©copyrightBLMs.a.s-24giugno2004QUIT79精选ppt扭矩衰减的原因呢–连接的嵌入80精选ppt81精选pptCalculationStepR4-EstablishingPreloadLosses计算步骤R4－确定预加负荷损失losses.由于局部嵌入和不同的热膨胀特性，螺拴预加负荷可能会损失AluminiumJointSteelBolt82精选ppt弹性衰减会影响夹紧力材料弹性衰减会使夹紧力衰减!Time83精选ppt均值 标准偏差

(Sigma)3Sigma 装配 手测

(动态) (静态) 100.2 88 100.5 84 100.7 92 100.3 86 100.4 90 100.8 88 100.5 86 100.2 85 100.2 84 100.4 84

100.42 86.7 0.21 2.8 0.63 8.3软连接84精选ppt衰减60-70%的衰减发生在30毫秒以内时间牛米衰减断气85精选ppt扭矩和角度

OK扭矩角度扭矩=OK角度=OK86精选ppt结论：ClampforceFrictioninthreadsFrictionundernutorhead螺栓装配质量对产品的最终质量有着直接影响为了得到质量合格的拧紧连接–拧紧扭矩必须精确连接件质量必须得到监控87精选ppt拧紧方法的分类－按工具控制方式基于扭矩或角度:弹性范围内:扭矩控制角度控制连接控制超出弹性范围角度控制梯度(扭矩变化率)控制，即屈服点控制其他方式超声波机械测试伸长量88精选ppt夹紧力角度扭矩角度螺拴连接模型89精选ppt夹紧力扭矩角度角度螺拴连接模型－塑性变形阶段90精选ppt扭矩控制91精选ppt扭矩控制方式利用的是人们熟知的扭矩与张紧力之间的关系公式。扭矩控制方式在出现最大摩擦系数和最小力率(ForceRate)时提供最小的夹紧力，反之亦然。扭矩控制92精选ppt优势:容易实现不同精度等级的控制+/-25%的脉冲型工具到+/-1%的拧紧轴巨量的产品和过程设计的标准数据-历史悠久过程和设备的有效性校验过程非常容易工程师非常熟悉，广为人知扭矩控制93精选pptTighteningMethods劣势:夹紧力的精度很差,可能到+/-60%,受摩擦系数影响大没有根本方法防止螺拴断裂以上两个原因