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高级拧紧控制策略的控制原理及应用(一)
发布时间:2022-10-13        浏览次数:317        返回列表

高级拧紧控制策略的控制原理及应用(一)


内容概览:

夹紧力是后期终保证装配合格的关键要素。但由于夹紧力很难直接控制,所以量产时,往往选用和夹紧力相关,且易于控制和监控的变量来进行螺栓拧紧。 
 
常用的拧紧方法 
 
1.Torque(扭矩法,T) 
 
2.Torque + Angle(扭矩角度法,TA) 
 
3.Yield(屈服点法,Y1/Y2) 
 
4.Snug Gradient 
 
5.Projected Angle 
 
6.PVT comp with snug 
 
在本节中,我们将介绍前两种拧紧策略。

 1.扭矩法 

 
高级拧紧控制策略的控制原理及应用(1)
 
d:公称直径 
 
d2:中径 
 
P :螺距 
 
μth:螺纹摩擦系数 
 
β:牙型半角 
 
μb:螺栓头下支承面摩擦系数 
 
Db:螺栓头下支撑面摩擦有效直径 
 
 
从公式中可以看出,K的值会受摩擦系数的变化而改变。所以扭矩拧紧法,即使扭矩相同,摩擦系数不同会导致夹紧力不同。
 
 
●优势 
 
–可直接使用扭力扳手进行拧紧,便于操作与控制。 
 
–广泛应用于非关键螺栓(C级)拧紧、手工拧紧和售后维修等场合。 
 
–对于给定的螺栓尺寸及等级,有标准扭矩可供选择。 
 
 
●劣势 
 
–由于摩擦系数的作用,夹紧力散差较大(+/-17%至+/-60%)。 
 
–螺栓利用率低(一般来说在 40% 到 75% 左右)。
 
 
 
2.扭矩角度法 

 
●弹性段 
 
高级拧紧控制策略的控制原理及应用(2)
在弹性阶段的扭矩角度法中: 
 
红色阶段:摩擦系数影响夹紧力。 
 
蓝色阶段:夹紧力转化只与角度相关,不受摩擦力影响

(弹性形变内,转过相同的角度,螺栓螺母的伸长量压缩量将会相同,所以:增加的夹紧力也相同)。 
 
对比扭矩法,该方法产生的夹紧力受到摩擦力的影响较小。 
 
 
●屈服段
 
高级拧紧控制策略的控制原理及应用(3)
 
如果角度法zui终拧紧过屈服,转角和增加的夹紧力虽然不是线性变化,但仍遵循该螺栓螺母的拉伸特性。蓝色阶段,夹紧力的转化由角度直接影响。 
 
且螺栓进入屈服后,夹紧力随角度的变化减缓,从而获得的夹紧力更高的一致性。
 
●优势 
 
与扭矩法相比,降低摩擦系数对于zui终得到夹紧力的影响,夹紧力散差小。 
 
弹性段+/-9% 至 +/-17%。 
 
屈服段 +/-3% 至 +/-8%。 
 
螺栓利用率高。 
 
如果螺栓有足够的变形长度,目标夹紧力 = 所需zui小夹紧力,螺栓不会过载。 
 
 
●劣势 
 
不是对所有螺栓都适用:尤其是短螺栓及短自由螺纹的螺栓。 
 
需要进行连接件分析以明确合适的控制参数及零部件参数。 
 
对工具要求较高,成本投入较大,节拍相对较慢。 
 
在静态扭矩的检验上会产生一些不便;手工拧紧和售后维修等场合不方便操作。 
 
通过刚刚的讨论图解,不难发现,转角法拧紧过程中,夹紧力转化不确定部分为扭矩控制阶段。

该阶段对夹紧力转化的影响越小,夹紧力的一致性就会越好。 
 
 



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