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鎖緊螺母的最大擰出力矩的影響因素

發布時間:2019-06-15   關注次數:

鎖緊螺母最大拧出力矩受多方面因素的影响。对于鎖緊螺母低周疲劳性能的研究,螺纹中径、螺旋升角和牙型斜角均保持不变,仅螺纹片最大弹性恢复力 FNmax和当量摩擦角ρe在重复使用后会出现一定程度的改变。因此,仅需从这两方面对鎖緊螺母承受循环载荷时最大拧出力矩的变化规律进行分析。


鎖緊螺母

1、材料應變硬化


材料在循環加載時,會出現“循環應變硬化”或“循環應變軟化”現象,即在等幅循環應變情況下,應力幅會隨循環次數的增加而出現增加或降低的現象。經過若幹循環後,應力幅進入循環穩定狀態。鎖緊螺母的低周疲勞是在應變爲常數的情況下進行的,螺紋片的應變硬化或軟化將會影響其最大擰出力矩的大小。用于制造鎖緊螺母的合金鋼屬于循環應變硬化材料,材料硬化會使螺紋片彈性恢複力FN增加,擰出力矩升高。


2、低周疲勞


低周疲勞是指疲勞應力接近或超過材料的屈服極限,材料在每一個應變循環中均有一定量的塑性變形,壽命一般在102到幾乘104的範圍內,疲勞曲線一般用ε-N曲線表示。有限元計算結果顯示,在螺栓擰入鎖緊螺母後,螺紋片根部應力較大,表層部分區域處于屈服狀態,而螺紋片根部中心區域應變很小,應變情況較爲複雜。螺紋片根部應變較高的區域經曆往複加載,容易出現低周疲勞,使螺紋片壓力降低,擰出力矩減小。


3、摩擦系數


摩擦角是影響擰出力矩的重要因素,摩擦力的存在是鎖緊螺母正常工作的基礎。鎖緊螺母工作時,接觸面在螺紋片彈性恢複力作用下存在壓力和摩擦力,在重複使用過程中,接觸面在循環往複的摩擦作用下,粗糙位置和棱角被磨平而變得光滑,摩擦系數變小,進而減小螺母的最大擰出力矩。


4、制造及裝配


由于制造技術限制和精度等原因,使得螺紋邊緣存在尖角或零件之間的尺寸配合不協調,在初次裝配時,擰入擰出力矩可能會出現一定的起伏或波動,需要經過一定次數的磨合才能得到較爲准確的鎖緊螺母重複使用特性。


5、收口值


材料和螺母的幾何參數確定後,收口值的改變對鎖緊螺母的重複使用特性有重要影響。收口值變大,螺紋片張開時的變形增大,螺紋片應變增加,應變循環硬化現象加劇,且螺紋片壓力FN變大,具有使擰出力矩增加的趨勢;另一方面,螺紋片的寬度減少,螺紋片的總面積減小,與螺栓的摩擦力減小,螺紋片應變增加,低周疲勞性能降低,具有使最大擰出力矩降低的趨勢。在多種因素共同作用下,最大擰出力矩隨重複使用次數的變化很難預測,只能通過試驗對其進行觀測。