螺栓的拧紧力矩标准和预紧力的选用和螺栓强度校核

拧紧力矩和破坏扭力是两个概念，拧紧力(矩)是指螺丝拧入工件的建议值；破坏扭力(即破坏扭矩)指将螺丝拧断的最小值(详见紧固件的破坏扭矩标准GB3098.13)，很显然，拧紧力矩是少于破坏扭矩的。

螺栓预紧力的选用和螺栓强度校核

螺栓作为连接件,使用十分广泛, 其在机车车辆、航太航空、风电机组上的使用环境大多是高强度高应力, 而在乘用车主要部件的使用环境大多是低应力卨周期,但仍然存在着极大 的隐患。从安全角度来说,螺栓所连接的部件都是很昂贵的。所以,螺栓失效时,损坏的不仅仅是它们本身,而是 整个产品。

螺栓连接作为汽车装配上的重要应用,据有关资料介绍,根据发动机上的螺纹紧固件通常在1500-2000 颗左右,品种更是高达100个以上,规格也是从M6-M30不等,而其中大约 100颗是与车辆的安全性能有密切联系的。而作为在装配过程中最重要的螺栓规格及预紧力的选用,存在理论 上的不足和认识的误区。

不论螺纹紧件作为连接或密封作用,还是需要装配的子零件,都有一定的屈服极限。在装配过程中,如果预紧力过大,使零件的变形量超过零件的屈服强度,零件就会损坏。故装配件要长时间稳定有效工作,设计人员必须对螺栓预紧力进行规范设计。

1、螺栓预紧力的选用

螺栓作为重要的连接件,在总成件安装时必须拧紧,在连接承受工作载荷之前,预先受到力的作用,这个预加的力就是预紧力；预紧的目的是为了增强连接的可靠性和紧密性,防止总成安装件在工作时候,受到力的作用,各连接件之间出现缝隙或相对滑移,所以在总成件的设计中,必须对预紧力的大小进行规范设计。

合理选预紧力

在专业的螺栓紧固装配中,一般都配有标准扳手,不同的直径规格的螺栓使用不同长度的扳手。扳手长度为螺栓直径的15倍左右,在这个基础上使用专业的力学工具可以体现准确的拧紧力矩,达到量化的预紧力,对于一些关键件和重要件尤为重要。一旦使用大规格长扳手拧紧小规格的螺栓,往往会造成拉过紧,破坏零件本 身使整个连接构件失效。

在拧紧螺母时,两个或者多个零件被压紧,零件自身被压缩,就像弹簧的压缩变形一样,在螺母和螺栓与装配件之间的接触表面零件自身会产生很大的力,这个力会使得螺栓发生拉伸变形,经计算该应力是简单的轴向拉力的1.3倍,螺栓产生的拉应力超过材料的强度极限,螺栓就被拉断了。仅仅按操作者的经验进行螺栓的紧固,对于批量生产的产品是非常不科学的。对于于长扳手拧紧小螺栓时,更应该注意预紧力的大小,避免发生过度预紧的现象。

2、螺栓规格的合理选用

机车车辆、机械装备、汽车的装配是实现总成件,尤其是大型总成装配件生产的重要环节,零部件之间的连接通常通过螺栓来实现,特别是关键部位的螺栓, 其连接品质决定着总成装配件的可靠性。由于螺栓施加预紧力的数值影响了螺纹的连接品质,在保证采用合适预紧力装配的前提下,选用合适的螺栓规格,非常重要。对于螺纹紧固件来说,它们的性能参数都是在一定的范围内变化的,所以基本是有参考值的,因此计算出该紧固连接处的螺栓规格在性能上,是否达到工作强度要求,是设计人员必须考虑的。