CN114563120A - 一种拧紧力矩的确定方法 - Google Patents
一种拧紧力矩的确定方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114563120A CN114563120A CN202210263961.6A CN202210263961A CN114563120A CN 114563120 A CN114563120 A CN 114563120A CN 202210263961 A CN202210263961 A CN 202210263961A CN 114563120 A CN114563120 A CN 114563120A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- axial force
- group
- tightening torque
- torque
- fastener
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 6
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 claims description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 102220059023 rs786201869 Human genes 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
- G01L5/24—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for determining value of torque or twisting moment for tightening a nut or other member which is similarly stressed
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
本发明提供了一种拧紧力矩的确定方法，包括：确定紧固件组合、被连接件和基体的材料；准备并清洗紧固件组合、被连接件和基体样件N件；记录N组螺纹连接的总扭矩T与轴向力F之间的曲线图；拟合出第1组到第N组螺纹连接的总扭矩T与轴向力F之间的直线方程；获得第1组到第N组的屈服轴力F1、F2、…、Fn、…、FN；计算屈服轴力平均值F(—)和标准差δ，并得到该工况下的屈服轴力FA＝F(—)‑3δ，选取屈服轴力FA的60％作为该工况下的预紧力。本发明的方法用于确定产品装配时的拧紧力矩，适用于装配领域，值得推广。
Description
技术领域
本发明属于装配技术领域，涉及一种拧紧力矩的确定方法。
背景技术
螺纹连接是利用螺纹零件构成的连接，属于可拆连接。它结构简单，装拆方便，且各种螺纹连接均已标准化，故应用广泛。在实际使用过程中，绝大多数螺纹连接在装配时都需要拧紧，目的是使螺纹连接在未受工作载荷前便能够受到预紧力的作用。这样不仅可以增加螺纹连接的刚性、紧密性和防松能力，还可以防止螺纹连接在受工作载荷后与被连接件之间出现滑动或者横向移动。但是，在绝大多数的装配场合，预紧力无法直接获得，一般通过施加拧紧力矩来间接保证预紧力。合理的拧紧力矩对螺纹的稳定工作十分重要，过大的拧紧力矩容易造成紧固件断裂、滑丝或者被连接件压溃，过小的拧紧力矩则无法起到紧固的作用。因此，对各种产品装配来说，确定螺纹连接合理的拧紧力矩有着十分重要的意义。
对于特定的工况而言，螺纹连接的拧紧力矩与预紧力呈线性关系，理论公式为T＝KFd，其比例系数K称为扭矩系数。根据机械设计手册，螺纹连接扭矩系数范围在0.1-0.3。对设计师而言，在预紧力确定的前提下，根据理论公式计算得出的拧紧力矩范围较大，对后续产品的装配和质量控制无法起到指导作用。
发明内容
为解决现有技术存在的难题，本发明提供了一种拧紧力矩的确定方法，包括以下步骤：
确定紧固件组合、被连接件和基体的材料；
准备并清洗紧固件组合、被连接件和基体样件N件；
分别测出第1组至第N组的紧固件组合、被连接件和基体样件之间的螺纹连接总扭矩T和轴向力F，并记录N组螺纹连接的总扭矩T与轴向力F之间的曲线图；
根据第1组到第N组螺纹连接的总扭矩T与轴向力F之间的曲线图，选取曲线上线性段，采用最小二乘法，分别拟合出第1组到第N组螺纹连接的总扭矩T与轴向力F之间的直线方程T＝KnF+Bn；其中n＝1，2，…，N；Kn和Bn分别表示第n组方程的两个参数；
根据第1组到第N组螺纹连接的总扭矩T与轴向力F之间的曲线图，依次获得第1组到第N组的屈服轴力F1、F2、…、Fn、…、FN；
计算第1组到第N组的屈服轴力的屈服轴力平均值F(-)和标准差δ，并得到该工况下的屈服轴力FA＝F(-)-3δ，选取屈服轴力FA的60％作为该工况下的预紧力；
将预紧力分别带入N组拟合的直线方程T＝KnF+Bn中，计算得到第1组到第N组的拧紧力矩t1、t2、…、tn、…、tN，取最小的力矩值tmin作为该工况下紧固件的拧紧力矩。
进一步地，所述紧固件组合包括紧固件和垫片，所述紧固件为M4不锈钢螺钉，垫片为4规格的不锈钢平垫，被连接件和基体为高强铝合金。
进一步地，所述N组螺纹连接的总扭矩T与轴向力F之间的曲线图、屈服轴力F1、F2、…、Fn、…、FN均根据德国SCHATZ扭拉试验机读取。
进一步地，采用超声波清洗清洗紧固件组合、被连接件和基体样件，确保无切屑、毛刺和油污。
进一步地，采用3δ的方法计算屈服轴力FA，具体公式为FA＝F(-)-3δ。
进一步地，所述根据德国SCHATZ扭拉试验机测出螺纹连接的总扭矩T和轴向力F时设定的拧紧速度为15r/min。
进一步地，所述N的取值为大于等于10。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明针对螺纹连接拧紧力矩难确定的问题，提出一种拧紧力矩的确定方法。实施结果表明，应用该方法，可以确定特定工况下螺纹连接的拧紧力矩，从而可以确定产品装配时的拧紧力矩，适用于装配领域，值得推广；试验过程用样件制造工艺简单，利于批量生产。
附图说明
图1为实施例一的流程图。
具体实施方式
下面结合实施例并参照附图对本发明作进一步详细描述。
实施例一：
如图1所示，本实施例提出了一种拧紧力矩的确定方法，为在某产品紧固件装配过程中的应用，实现了特定工况下紧固件的拧紧力矩确定，具体方法如下：
1、根据真实的工况，确定紧固件组合(含紧固件和垫片)、被连接件(含光孔)和基体(含内螺纹)的材料；本实施例中，紧固件为M4不锈钢螺钉，垫片为4规格的不锈钢平垫，被连接件(含光孔)和基体(含内螺纹)为7050(T74151)高强铝合金；
2、根据德国SCHATZ扭拉试验机接口，加工被连接件(含光孔)和基体(含内螺纹)样件各N件(N≥10)；本实施例中N取10；
3、准备紧固件组合N件(含紧固机、垫片和润滑液等)；
4、采用超声波清洗紧固件组合(含紧固件和垫片)、被连接件(含光孔)和基体(含内螺纹)样件，保证无切屑、毛刺、油污等多余物；
5、将第1组的紧固件组合(含紧固件、垫片和润滑液等)、被连接件(含光孔)和基体(含内螺纹)样件装入SCHATZ扭拉试验机中，固定好后设定拧紧速度为15r/min；
6、启动SCHATZ扭拉试验机，该试验机能够实时测出螺纹连接总扭矩T和轴向力F，并将螺纹连接的总扭矩T与轴向力F之间的曲线图记录下来；
7、重复步骤5、6，直到第N组试验结束；
8、根据第1组螺纹连接的总扭矩T与轴向力F之间的曲线图，选取曲线上线性段，采用最小二乘法，拟合出第1组螺纹连接的总扭矩T与轴向力F之间的直线方程：T＝K1F+B1；本实施例中K1＝1.037，B1＝0.035；
9、根据序号8的方法，依次拟合出第二组到第N组螺纹连接总扭矩T与轴向力F之间的直线方程；
T＝0.875F-0.028；
T＝1.021F+0.042；
T＝0.966F-0.008；
T＝0.925F-0.018；
T＝0.903F-0.002；
T＝0.855F-0.001；
T＝0.913F-0.036；
T＝0.869F-0.009；
T＝1.028F-0.049；
10、根据螺纹连接的总扭矩T与轴向力F之间的曲线图，依次读取第1组到第N组的屈服轴力F1、F2、…、Fn、…、FN；
F1＝4.579KN；
F2＝4.594KN；
F3＝4.594KN；
F4＝4.694KN；
F5＝4.405KN；
F6＝4.470KN；
F7＝4.586KN；
F8＝4.540KN；
F9＝4.430KN；
F10＝4.399KN；
11、计算屈服轴力平均值F(-)＝4.529KN和标准差δ＝0.098，采用3δ的方法，得到该工况下的屈服轴力FA＝F(-)-3δ＝4.529-3×0.098＝4.234KN，选取屈服轴力FA的60％作为该工况下的预紧力，即为0.6×4.234＝2.54KN；
12、将预紧力带入序号8、9的直线方程中，计算得到第1组到第N组的拧紧力矩t1、t2、…、tn、…、tN，取其中最小的力矩值tmin作为该工况下紧固件的拧紧力矩。
t1＝2.67N；
t2＝2.19N；
t3＝2.64N；
t4＝2.44N；
t5＝2.33N；
t6＝2.29N；
t7＝2.17N；
t8＝2.28N；
t9＝2.20N；
t10＝2.56N；
取最小的力矩值tmin＝t7＝2.17N作为该工况下紧固件的拧紧力矩。
本发明针对螺纹连接拧紧力矩难确定的问题，提出一种拧紧力矩的确定方法。实施结果表明，应用该方法，可以确定特定工况下螺纹连接的拧紧力矩，从而可以确定产品装配时的拧紧力矩，适用于装配领域，值得推广；试验过程用样件制造工艺简单，利于批量生产。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种拧紧力矩的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
确定紧固件组合、被连接件和基体的材料；
准备并清洗紧固件组合、被连接件和基体样件N件；
分别测出第1组至第N组的紧固件组合、被连接件和基体样件之间的螺纹连接的总扭矩T和轴向力F，并记录N组螺纹连接的总扭矩T与轴向力F之间的曲线图；
根据第1组到第N组螺纹连接的总扭矩T与轴向力F之间的曲线图，选取曲线上线性段，采用最小二乘法，分别拟合出第1组到第N组螺纹连接的总扭矩T与轴向力F之间的直线方程T＝KnF+Bn；其中n＝1,2,…,N；Kn和Bn分别表示第n组方程的两个参数；
根据第1组到第N组螺纹连接的总扭矩T与轴向力F之间的曲线图，依次获得第1组到第N组的屈服轴力F1、F2、…、Fn、…、FN；
计算第1组到第N组的屈服轴力的屈服轴力平均值F(—)和标准差δ，并得到该工况下的屈服轴力FA＝F(—)-3δ，选取屈服轴力FA的60％作为该工况下的预紧力；
将预紧力分别带入N组拟合的直线方程T＝KnF+Bn中，计算得到第1组到第N组的拧紧力矩t1、t2、…、tn、…、tN，取最小的力矩值tmin作为该工况下紧固件的拧紧力矩。
2.根据权利要求1所述的拧紧力矩的确定方法，其特征在于，所述紧固件组合包括紧固件和垫片，所述紧固件为M4不锈钢螺钉，垫片为4规格的不锈钢平垫，被连接件和基体为高强铝合金。
3.根据权利要求2所述的拧紧力矩的确定方法，其特征在于，所述N组螺纹连接的总扭矩T与轴向力F之间的曲线图、屈服轴力F1、F2、…、Fn、…、FN均根据德国SCHATZ扭拉试验机读取。
4.根据权利要求3所述的拧紧力矩的确定方法，其特征在于，采用超声波清洗清洗紧固件组合、被连接件和基体样件，确保无切屑、毛刺和油污。
5.根据权利要求4所述的拧紧力矩的确定方法，其特征在于，采用3δ的方法计算屈服轴力FA，具体公式为FA＝F(—)-3δ。
6.根据权利要求5所述的拧紧力矩的确定方法，其特征在于，所述根据德国SCHATZ扭拉试验机测出螺纹连接的总扭矩T和轴向力F时设定的拧紧速度为15r/min。
7.根据权利要求6所述的拧紧力矩的确定方法，其特征在于，所述N的取值为大于等于10。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210263961.6A CN114563120A (zh) | 2022-03-17 | 2022-03-17 | 一种拧紧力矩的确定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210263961.6A CN114563120A (zh) | 2022-03-17 | 2022-03-17 | 一种拧紧力矩的确定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114563120A true CN114563120A (zh) | 2022-05-31 |
Family
ID=81719364
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210263961.6A Pending CN114563120A (zh) | 2022-03-17 | 2022-03-17 | 一种拧紧力矩的确定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114563120A (zh) |
Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3974685A (en) * | 1974-09-19 | 1976-08-17 | Standard Pressed Steel Co. | Tightening system and method |
| GB1591353A (en) * | 1976-08-09 | 1981-06-17 | Rockwell International Corp | Tension control of fasteners |
| USRE31569E (en) * | 1976-08-09 | 1984-05-01 | Rockwell International Corporation | Tension control of fasteners |
| US20080314157A1 (en) * | 2004-06-18 | 2008-12-25 | Metalac Sps Industria E Commercio Ltda | System and Method for Automated Execution of Bolted Joints |
| CN105372003A (zh) * | 2014-08-22 | 2016-03-02 | 北京强度环境研究所 | 螺栓预紧力测量方法 |
| JP6027670B1 (ja) * | 2015-09-28 | 2016-11-16 | ベクトリックス株式会社 | タッピンねじの締付軸力の決定方法及びその表示装置 |
| CN107131993A (zh) * | 2017-07-05 | 2017-09-05 | 上海应用技术大学 | 一种盘式周向拉杆转子拉杆预紧力的标定方法及标定系统 |
| CN108760531A (zh) * | 2018-05-28 | 2018-11-06 | 江铃汽车股份有限公司 | 一种螺纹类紧固件扭矩测试方法 |
| CN209432332U (zh) * | 2019-01-22 | 2019-09-24 | 广州海关技术中心 | 螺纹紧固件拧紧扭矩测试装置 |
| CN111390547A (zh) * | 2020-05-18 | 2020-07-10 | 南通大学 | 一种螺栓预紧力的加载方法 |
| KR102170360B1 (ko) * | 2019-05-17 | 2020-10-27 | 한양대학교 에리카산학협력단 | 축력 예측장치 및 그를 이용한 축력 예측방법 |
| CN112417548A (zh) * | 2020-11-03 | 2021-02-26 | 杭州铁木辛柯建筑结构设计事务所有限公司 | 一种圆钢管混凝土柱截面单向压弯极限承载提高方法 |
| CN113654704A (zh) * | 2021-08-17 | 2021-11-16 | 山西平阳重工机械有限责任公司 | 一种测试螺纹紧固件预紧力与扭矩关系的方法 |
-
2022
- 2022-03-17 CN CN202210263961.6A patent/CN114563120A/zh active Pending
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3974685A (en) * | 1974-09-19 | 1976-08-17 | Standard Pressed Steel Co. | Tightening system and method |
| GB1591353A (en) * | 1976-08-09 | 1981-06-17 | Rockwell International Corp | Tension control of fasteners |
| USRE31569E (en) * | 1976-08-09 | 1984-05-01 | Rockwell International Corporation | Tension control of fasteners |
| US20080314157A1 (en) * | 2004-06-18 | 2008-12-25 | Metalac Sps Industria E Commercio Ltda | System and Method for Automated Execution of Bolted Joints |
| CN105372003A (zh) * | 2014-08-22 | 2016-03-02 | 北京强度环境研究所 | 螺栓预紧力测量方法 |
| JP6027670B1 (ja) * | 2015-09-28 | 2016-11-16 | ベクトリックス株式会社 | タッピンねじの締付軸力の決定方法及びその表示装置 |
| CN107131993A (zh) * | 2017-07-05 | 2017-09-05 | 上海应用技术大学 | 一种盘式周向拉杆转子拉杆预紧力的标定方法及标定系统 |
| CN108760531A (zh) * | 2018-05-28 | 2018-11-06 | 江铃汽车股份有限公司 | 一种螺纹类紧固件扭矩测试方法 |
| CN209432332U (zh) * | 2019-01-22 | 2019-09-24 | 广州海关技术中心 | 螺纹紧固件拧紧扭矩测试装置 |
| KR102170360B1 (ko) * | 2019-05-17 | 2020-10-27 | 한양대학교 에리카산학협력단 | 축력 예측장치 및 그를 이용한 축력 예측방법 |
| CN111390547A (zh) * | 2020-05-18 | 2020-07-10 | 南通大学 | 一种螺栓预紧力的加载方法 |
| CN112417548A (zh) * | 2020-11-03 | 2021-02-26 | 杭州铁木辛柯建筑结构设计事务所有限公司 | 一种圆钢管混凝土柱截面单向压弯极限承载提高方法 |
| CN113654704A (zh) * | 2021-08-17 | 2021-11-16 | 山西平阳重工机械有限责任公司 | 一种测试螺纹紧固件预紧力与扭矩关系的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110567819B (zh) | 一种材料高温压缩屈服强度试验方法 | |
| WO2007089760A3 (en) | Thread forming fasteners for ultrasonic load measurement and control | |
| CN111307357A (zh) | 一种基于微分法的螺栓紧固轴力超声检测方法 | |
| US2413797A (en) | Fastening device | |
| CN112729789B (zh) | 一种发动机关键螺栓塑性区拧紧工艺制定及评价方法 | |
| CN114563120A (zh) | 一种拧紧力矩的确定方法 | |
| CN109556783A (zh) | 一种电子设备螺钉拧紧力矩系数测量方法及系统 | |
| WO2004027271A3 (en) | Thread forming fasteners for ultrasonic load measurement and control | |
| CN110146285B (zh) | 基于受载变形曲线的滚珠丝杠副最大轴向载荷测量方法 | |
| CN109724873A (zh) | 一种适应拉压载荷的ct试样裂纹扩展试验夹具 | |
| CN110308055B (zh) | 一种提高复合材料连接件连接可靠性的方法 | |
| JPS58217278A (ja) | ねじ付き組立要素を有する組立体の締付方法 | |
| CN105547202A (zh) | 发动机制定螺栓拧紧工艺的工装垫块 | |
| CN110333025B (zh) | 自锁螺母锁紧力矩有效性检测工具的设计方法及螺纹塞规 | |
| Loc et al. | Study of interference fit between steel and brass parts | |
| CN111928809A (zh) | 一种利用螺纹辊测砧测量螺纹中径的方法 | |
| CN112240825A (zh) | 一种管接头密封结构扭拉关系试验装置及方法 | |
| Gindy | Selection of drilling conditions for glass fibre reinforced plastics | |
| CN219656789U (zh) | 一种小轴承游隙测量工装 | |
| CN112629387B (zh) | 一种螺套内外螺纹同轴度合格判断装置 | |
| CN110681710A (zh) | 一种拉丝模具检验装置及检验方法和修整方法 | |
| CN113916477B (zh) | 一种螺栓连接副的防松性能测试评价方法 | |
| CN108375444A (zh) | 一种自锁螺母锁紧力矩测量方法 | |
| CN220083906U (zh) | 一种螺纹孔倒角检具 | |
| CN204214640U (zh) | 定扭工具检测装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |