擰緊中的扭矩分配

　　擰緊一顆螺栓，需要施加一定扭矩旋轉(zhuǎn)一定角度后才可以完成，這部分的扭矩+角度所做功最終轉(zhuǎn)為三個(gè)部分：

　　1，螺栓頭下摩擦力消耗

　　2，螺紋副摩擦力消耗

　　3，產(chǎn)生預(yù)緊力

　　這個(gè)也可以根據(jù)以下公式得出：

　　• Fm= T/ (0.16P + (μg * 0.58 * d2) + ((Dkm/2) * μk))• 預(yù)緊力 螺紋副 螺栓頭下• 定義DefinitionsFm = 夾緊力clamping forceP = 螺距pitch of threadμg = 螺紋副摩擦系數(shù)friction value in threadd2= 螺栓直徑diameter boltDkm = 螺栓頭表面尺寸 size of surface bolt (nut)-head Dkm = (dw + dh)/2μk = 螺栓頭表面摩擦系數(shù)fricition value surface bolt-head

　　一般而言，這三者的比例在10%，40%以及50%，這部分能量的消耗很容易直觀地體會(huì)到：10%的夾緊力做功體現(xiàn)在螺栓的被拉伸，40%和50%體現(xiàn)了螺紋副以及螺栓頭下擰緊后摩擦力導(dǎo)致的發(fā)熱。

　　螺栓的初始設(shè)計(jì)是按照如上圖的比例來(lái)分配三者關(guān)系的，如果實(shí)際的過(guò)程中改變了三者的比例關(guān)系，會(huì)出現(xiàn)扭矩“合格”，夾緊力不合格的情況。

　　典型情況1：

　　螺紋副被額外潤(rùn)滑

　　此時(shí)螺紋副摩擦系數(shù)降低，摩擦力矩變小，施加的扭矩“轉(zhuǎn)移”給夾緊力，后果有可能是：螺栓拉斷或者工件變形。

　　典型情況2：

　　螺栓生銹或者螺紋副有油漆

　　此時(shí)螺紋副摩擦系數(shù)增加，有可能扭矩合格后夾緊力不足。

　　其他改變摩擦系數(shù)的常見情況有：涂層材料改變，涂層厚度變化，螺栓/螺釘公差，與螺帽旋轉(zhuǎn)接觸面摩擦系數(shù)，工具轉(zhuǎn)速，墊片增加/減少等。

　　擰緊技術(shù)中的螺栓螺母知識(shí)

　　螺栓擰緊是裝配環(huán)節(jié)的重要環(huán)節(jié)，螺栓/螺母在產(chǎn)品壽命周期內(nèi)必須穩(wěn)定連接，否則有可能造成嚴(yán)重的質(zhì)量事故，因?yàn)槁菟?螺母失效而導(dǎo)致的安全事故時(shí)有發(fā)生。

　　螺栓/螺母的失效方式有以下幾種：

　　1. 強(qiáng)度不足

　　螺栓常見強(qiáng)度等級(jí)如下，如果螺栓制造商供應(yīng)的螺栓不能滿足對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度要求，螺栓連接的安全性也無(wú)法得到保障。

　　2. 螺紋副強(qiáng)度不足

　　按照ISO898要求，與螺栓配合的螺紋副/螺母強(qiáng)度要與螺栓本身強(qiáng)度相匹配，比如螺栓強(qiáng)度為10.9的螺栓，應(yīng)采用強(qiáng)度為10的螺母。

　　3. 螺紋副高度

　　同樣根據(jù)ISO898要求，螺母或者有效螺紋連接高度一般大于公稱直徑D的0.8以上，比如M10的螺栓與之匹配的螺母高度不得低于8mm。

　　螺栓/螺母機(jī)械強(qiáng)度測(cè)試

　　螺栓/螺母機(jī)械強(qiáng)度的測(cè)試方法很多，比較權(quán)威的方法是依據(jù)ISO898-1以及ISO898-2，對(duì)于螺栓的機(jī)械抗拉強(qiáng)度測(cè)試方法如下：固定螺栓兩端，通過(guò)萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)產(chǎn)生軸向拉力，通過(guò)軸向拉力/軸向拉伸量獲得螺栓的機(jī)械性能指標(biāo)。

　　軸向拉力/軸向拉伸量：

　　螺母/螺紋副的機(jī)械強(qiáng)度測(cè)試，如下圖示意：

　　實(shí)驗(yàn)載荷一般在抗拉強(qiáng)度的88%~94%;持續(xù)載荷15s;需確保螺桿沒有永久變形;15s后手動(dòng)可以將螺紋旋出，則表示螺母/螺紋副強(qiáng)度合格。