AtlasCopco基本拧紧技术_课件.pdf

AC Tightening Technique阿特拉斯科普柯拧紧技术基本拧紧技 术1-1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.Different ways of assembling装配的不同一Welding（焊接）Gluing（粘接）Riveting（钾接）Tightening with screws and 栓拧紧连接）Why use bolted joints?为什么使用螺栓诙晨鬻黑Easy and quick assembly（简单方便Can be disassembled and reassembled（可以拆卸和重新装配）Standardised well-defined element（标准化）Cost-efficient（节省成本）The bolt should be weakest link（设 成最薄弱环节）口The thread creates the clamp load that holds the joint together螺纹建 立夹紧载何使彳Turning the nut or screwstretches the screw（旋转螺母或者螺栓拉深螺栓）TensionStretching the screw clamps the parts together（拉伸螺栓保证工件 夹紧）The clamp load in the joint is the target of all tightening侠紧载何 就是我们的拧紧的目标）tensile load and shear load夹紧力和 螺栓张,和胸切力 Clamping force LShear loadoShear loadTensile loadS叩port Plate，口/Bolt te-|Support PlateBracketon=20 kNBolt tens)10 kNIs the bolt tension now approximately.到金麒煌的拉伸力大约是多少?20 kN?Or 30 kN?The Correct answer is:正确的答 案是：20 kN-the bolt pretension will NOT change(much)螺栓上承受 的拉伸力是不会变化的The Special Fastener 特殊模式The Use of the Special Fastener拧紧这个模式he Joint Loaded by an Applied Force连接负载被一应用的力产生The Joint Loaded by an Applied ForceThe Joint Loaded by an Applied ForceQuestion What is the major difference between a bolted joint on one hand and a welded,glued or riveted joint on the other hand?螺栓连接和焊接斜接粘接有什么 最大的区别 And what is the consequence of this difference?这个未同点有Question What is the major difference between a bolted joint on one hand and a welded,glued or riveted joint on the other hand?THE BOLTED JOINT IS PRELOADED!螺栓连接有预加负 载 And what is the consequenceQuestion What is the major difference between a bolted joint on one hand and a welded,glued or riveted joint on the other hand?THE BOLTED JOINT IS PRELOADED!And what is the consequence of this diffference?ONLY A SMALL PORTION OF THEQuestion What is the major difference between a bolted joint on one hand and a welded,glued or riveted joint on the other hand?THE BOLTED JOINT IS PRELOADED!And what is the consequence of this diffference?ONLY A SMALL PORTION OF THE EXTERNAL LOAD IS TRANSFERRED TO THE BOLT!INTERESTING-BUT WHAT IS Variations in external loads are only to a small extent transferred to the bolt=The fatigue resistance of the bolt becomes very high 外部负载的变化只有很小的一部分会转移 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 It provides a frictional grip=It will not come apart if the parts cannot move in relation to each other拉伸剪切夹紧力一定要高于外部载荷安全余量载荷的影响因素：振动-摩擦力的变化-连接件尺寸变化-拧紧精度施加的力过大会使 螺栓过度伸长安全余量取决于：-拧紧精度-材料等级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 达到：系统化质量可控性可复制性连接图德国人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。VDI 2230,德国工程师协会2230标准85Load Variation actingon the bolt，A/n/x z 八n八八 Load Variation acting I on the joint/IBolt Extension|Joint|Displacement Compression 基于从1960年代就开始的研究,德国工程师协会(VDI,German Society of Engineers)发布了VDI2230：高负荷连接 的系统计算方法一 Systematic Calculation of High Duty J oints.VDI 2230使用范围VDI 2230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。螺拴与连接件的关系连接件图Tension Spring secured within the Compression SpringTightened Joint压紧弹簧连接件图螺栓连接的变形关系夹紧力ForceJoint clamped together by a tightened bolt.螺栓伸长61预紧力形 变件 接 连62 缩 压连接图解轴向工作载荷的影响Joint Diagrams 连接图解螺栓受力 增加部分力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Torque measurement扭矩测量Clamping force is the aim at but it is hard to measure.Torque is easy to measure and apply.夹紧力是目标但是比较难测量但是扭矩 比较容易测量The applied torque is measured应用力矩Torque T=FxrF%rF=applied force(in Newton)r=lever length(in meters)Aand other factors 夹紧力的因素是扭矩和-Fm=T/(0翼痴伽因隶8*d2)+(Dkm/2)*pk)Definitions:Fm=clamping force夹紧力 P=pitch of thread螺距 pg=friction value in thread;螺纹摩擦 系数 d2=diameter bolt螺纹中径 Dkm=size of surface bolt(nut)-head螺 栓头小表面尺寸and clamping force拉矩和摩熊力的关系/Clamping force夹紧力Friction under bolt-head 螺栓头下的摩擦10%Friction between thread bolt and thread nut螺纹和螺帽 的摩擦力50%40%Changing friction:bolt-head螺栓头下的Teflon washer塑and clamping force扭矩和摩擦力的关系“Clamping force夹紧力Frictionunder bolt-head20%Friction between螺栓头下的40%40%thread bolt andthread nut螺纹和螺 帽的摩擦力Teflon washer塑料垫片Less friction:20%40%40%bolt-head螺栓头下的Changing friction:and clamping force扭矩和摩擦力的关系/Clamping forceFriction under bolt-head0%Friction between thread bolt and thread nut60%40%Locking washer防松垫片 60%40%More friction60%他口0%40%Changing friction:thread bolt-nut螺纹的 摩擦力变化Relation between applied torque and clamping forceClamping forceFriction under bolt-head20%Friction between thread bolt and thread nut50%30%Oil on threads50%30%Less friction:20%50%30%Changing friction:thread bolt-nutRelation between applied torque and clamping force,Clamping force0%Friction under bolt-head50%Friction between thread bolt and thread nut50%More friction0%50%口口50%Other ways of changing the friction?Liquid loctite液体东泰螺纹胶 Locknut防松螺帽Paint in the threads螺纹中含有油漆 Damaged threads损坏的螺纹 Welding pearls焊渣 Bolt finishing(Cr6,D aero met,etc.)Paint on the threadsDamaged threads50-4JM0 规则扭矩100%夹紧力与摩擦力的关系一般情况下螺径头下摩捺力1 螺纹副中摩擦力50%40%10%在螺栓法兰面上加润滑油螺法头下摩捺力螺纹副中摩擦力夹紫力4S%40%15%螺纹副中有杂质或螺纹受损螺也头下摩德力 50%螺纹副中摩擦力5%生产商标识第一个数二1/100的最大抗拉 强度（N/mm?）100 x8=800 N/mm2第二个数二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=640 N/mm2施加的力过大会使 螺栓过度伸长安全余量取决于：-拧紧精度-材料等级Torque recommendationsThe torque is important to ensure the required damping force.The table shows the recommended max tightening torque for the most common types of screws and bolts:untreated,oil-smeared screws(friction coefficient=0.125)with metric coarse thread.The torque corresponds to approximately 62%of tensile stress.M-threaded screws/bolts Tightening torque Nm,according to ISO 898/1Thread3.64.64.8Bolt grade5.88.810.912.9Thread4.6Bolt grade10.91294.85.88.8M1.60.050.0650.0860.110.170.240.29M144858128181217M20.100.130.170.220.350.490.58M167488123197277333M2.20.130.170.230.290.460.640.77M18103121172275386463M2.50.200.260.350.440.700.981.20M20144170240385541649M30.350.460.610.771.201.702.10M22194230324518728874M3.50.550.730.971.201.902.703.30M242492954166659351120M40.811.101.401.802.904.004.90M2736043560096113501620M50.602.202.953.605.708.109.70M30492590819131018402210M62.803.704.906.109.8014.017.0M368551030228032103850M88.9010.5015.024.033.040.0M421360364051106140M1017.021.029.047.065.079.0M451690451063407610M1230.036.051.081.0114.0136.0M482040545076609190夹紧角：（pTORQUE OK夹紧角硬连接的定义（ISO 5393）Low angle displacement软连接软连接的定义（ISO 5393）软连接举例High angle displacement连接的特性也决定着所需工具的类型(ISO 5393).A.B扭矩的过扭程度受连接件硬度以及 工具转速影响。T扭矩过冲1 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 的结果软、硬连接均值偏差角度动态扭矩: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OT(Nm)动力工具扭力扳手120输出扭矩静态扭矩1109210310094106809110392941001006092103409210020女=92,43=102,14o=2,27(A)工具输出(动态扭矩)(B)扭力扳手(静态扭矩)原因:静态摩擦力时间Extra torque due to extra friction装配 手测（动态）（静态）1026 112102.6 110101.4 111101.2 110102.4 113100.9 109102.1 110102.4 111101.0 113101.8 112均值 101.84 111.1标准偏差gma）0.67 1.43 Sigma 2.01 4.1扭矩衰减Very high loadIf we look at what happens to the surface in contact with the threads and under the head,we will notice that locally the load can be extremely high,far exceeding _ _ yield and these areas will collapse.Embedment reduces the clamping force because the elongation of the bolt is reduced.扭矩衰减的原因呢-连接的嵌入嵌入和衰减下列因素和特性对嵌入有决定性影响1._时间2.一温度3.一接触压强4.表面材料和硬度5.一表面粗糙度6,一载荷类型螺纹同样也有嵌入。它不单取决于表 面的粗糙度，同样取决于最初几圈螺 纹的变形。绝大多数变形产生的嵌入 发生在拧紧过程中。7.一接触面数目Calculation Step R4 Establishing Preload Losses 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 负荷可能会损失材料弹性衰减会使夹紧力衰减!装配 手测（动态）（静态）100.2 88100.5 84100.7 92100.3 86100.4 90100.8 88100.5 86100.2 85100.2 84100.4 84均值 100.42 86.7标准偏差（5igma）0.21 2.83 Sigma 0.63 8.3断气衰减 60-70%的衰减发生在30毫秒以内CTTD螺栓装配质量对产品的最终质量有着直接影响F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拧紧方法的分类一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-机械测试伸长量螺拴连接模型 夹紧力扭矩螺拴连接模型一塑性变形阶段扭矩I.-夹紧力角度角度扭矩控制扭矩控制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(Force Rate)时提供最小的夹紧力，反 之亦然。Torque/Clamp Force Region扭矩控制优势：容易实现不同精度等级的控制+/-25%的脉 冲型工具到+/-现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办法防止螺拴断裂以上两个原因导致螺拴能力利 用率低一 60%Tightening Methods弹性区域角度控制拧紧规范门槛力矩+拧紧角度弹性区域角度控制弹性区域内的角度控制避免了的摩擦系数大范围变动对夹紧力 的影响。它通过控制转角来拧紧，利用了力率变动较小的优势。扭矩讨论：力率Force Rate是什么？影响它的主要因素有哪些？零件开始被 压在一起角度弹性区域角度控制优势相对容易实现过程和产品的有效性相对容易检查现场维修的成本和精度可以接受螺拴利用率得到大大提高弹性区域角度控制劣势标准的拧紧规范通常不能直接使用了 一必须做一些连接 分析/实验室分析工作无法使用扭力扳手复紧来校验工具同时需要扭矩和角度测量能力塑性区域角度控制夹紧九扭矩I门槛力矩一拧紧角度夹紧力变化角度角度塑性区域角度控制优势摩擦力影响降到最低最大程度上利用螺拴能力劣势生产条件下检验工具性能很困难设置和校验产品参数的费用较高螺拴一般无法重复使用梯度（扭矩变化率）控制、屈服点控制梯度（扭矩变化率）控制、屈服点控制优势螺拴进入塑性阶段一个小角度,最大程序利用螺拴螺拴可以重复利用几次夹紧力精度很高,拧紧效果不受弹性系数即力率Force Rate K的影响.当 需要用许多螺拴坚固的情况下,如气缸盖,在设计上有时需要对不同位置使 用不同螺拴,弹性系数不同.但这只影响屈服点的角度,夹紧力最大值总是在屈服点附近.梯度（扭矩变化率）控制、屈服点控制 劣势需要连接分析和实验室工作过程的检验困难拧紧/修复螺拴可能是个问题设备昂贵其他控制方式一超声波测量超声波提供了最精确的夹紧力测量方式,把它作为拧紧控制方式效果也最好。但使 用这种方式需要满足许多特殊条件：声耦 合，螺拴长度直径比，螺拴头尾的特殊处 理等。由于这些条件很难在生产条件下满 足，所以目前只限于实验室分析使用。We are committed to your superior productivity through interaction and innovation.通过互动与创新，我们承诺 您实现卓越生产力。1-106