螺栓摩擦系數(shù)的影響因素.doc

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螺栓摩擦系數(shù)的影響因素 一、前言： 不同的工藝條件對螺栓當量摩擦系數(shù)的影響，為準確控制螺栓預(yù)緊力及采用合適的聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)提供依據(jù)。 螺栓連接的預(yù)緊力對接頭的可靠性和疲勞壽命有很大的影響，預(yù)緊力越大，聯(lián)結(jié)可靠性越好、聯(lián)結(jié)壽命也越長。但是，較大的預(yù)緊力可能破壞聯(lián)結(jié)夾層的破壞，所以，控制螺栓的預(yù)緊力是很有必要的。但是，在實際安裝中，直接控制預(yù)緊力是非常困難的，而是通過控制擰緊扭矩的方式間接控制扭矩的。 所以，了解擰緊扭矩和預(yù)緊力之間的關(guān)系是非常重要的，這也是控制預(yù)緊力的關(guān)鍵。 二、理論依據(jù)： 螺栓擰緊力矩與預(yù)緊力力的關(guān)系表達式： 式中： M：擰緊力矩 P：預(yù)緊力 R：螺母承力面的外半徑 r：螺母承力面的內(nèi)半徑 γ：螺紋升角 ρ：螺旋副當量摩擦角 fc：螺母與磨擦面間的摩擦系數(shù) t：螺距 β：螺紋半角 f’:螺紋副摩擦系數(shù) f：當量摩擦系數(shù) 對摩擦系數(shù)影響的因素有： 1. 1. 潤滑條件； 2. 2. 支撐面材料； 3. 3. 表面處理； 4. 4. 螺栓規(guī)格； 5. 5. 螺栓材料； 試驗數(shù)據(jù)：（采用HY-1000N.m型多功能螺栓緊固分析系統(tǒng)進行測量。） 表一 螺栓規(guī)格 表面處理 潤滑劑 支撐面材料 f M5 鍍鋅鈍化 201 30CrMnSiA 0.101 M5 鍍鋅鈍化 MoS2 30CrMnSiA 0.094 M6 氧化 201 20 0.182 M6 鍍鋅鈍化 201 30CrMnSiA 0.116 M6 鍍鋅鈍化 MoS2 30CrMnSiA 0.095 M6 鍍鎘鈍化 201 30CrMnSiA 0.111 M6 鍍鎘鈍化 MoS2 30CrMnSiA 0.089 M8 鍍鎘鈍化 201 30CrMnSiA 0.096 M8 鍍鎘鈍化 MoS2 30CrMnSiA 0.085 表二 螺栓規(guī)格 表面處理 潤滑劑 支撐面材料 f M6 氧化 201 20 0.182 M6 氧化 MoS2 20 0.157 M6 氧化 MoS2 30CrMnSiA 0.114 M6 鍍鋅鈍化 201 20 0.135 M6 鍍鋅鈍化 MoS2 30CrMnSiA 0.095 M6 鍍鎘鈍化 201 30CrMnSiA 0.110 M6 鍍鎘鈍化 MoS2 20 0.092 M8 氧化 201 20 0.179 M8 氧化 MoS2 20 0.156 M8 氧化 MoS2 30CrMnSiA 0.107 M8 鍍鋅鈍化 201 20 0.126 M8 鍍鋅鈍化 MoS2 20 0.084 M8 鍍鋅鈍化 MoS2 30CrMnSiA 0.082 M8 鍍鎘鈍化 201 20 0.118 M8 鍍鎘鈍化 201 30CrMnSiA 0.099 M8 鍍鎘鈍化 MoS2 20 0.082 M8 鍍鎘鈍化 MoS2 30CrMnSiA 0.081 表三 螺栓規(guī)格 螺栓材料 表面處理 f M6 38CrA 鍍鎘鈍化 0.087 M6 GH2132 螺母鍍鋅 0.087 M8 GH2132 螺母鍍銅 0.110 M8 GH2132 螺母鍍銀 0.109 M8 40CrNiMoA 鍍鎘鈍化 0.085 表四 螺栓規(guī)格 表面處理 潤滑劑 螺栓材料 支撐面材料 f M6 鍍鋅鈍化 MoS2 25 30CrMnSiA 0.095 M6 鍍鋅鈍化 MoS2 30CrMnSiA 30CrMnSiA 0.095 M6 氧化 201 25 20 0.182 M6 氧化 201 30CrMnSiA 20 0.182 M8 鍍鎘鈍化 MoS2 25 30CrMnSiA 0.099 M8 鍍鎘鈍化 MoS2 30CrMnSiA 30CrMnSiA 0.096 M8 鍍鎘鈍化 201 30CrMnSiA 30CrMnSiA 0.085 M8 鍍鎘鈍化 201 40CrMnSiA 30CrMnSiA 0.085 表五 螺栓規(guī)格 表面處理 潤滑劑 螺栓材料 支撐面材料 f M6 鍍鋅鈍化 201 30CrMnSiA LY12-CZ 0.153 M6 鍍鋅鈍化 201 30CrMnSiA 30CrMnSiA 0.116 M8 氧化 MoS2 25 20 0.154 M8 氧化 MoS2 25 30CrMnSiA 0.106 M8 鍍鋅鈍化 201 25 LY12-CZ 0.144 M8 鍍鋅鈍化 201 25 20 0.127 三、試驗結(jié)果對摩擦系數(shù)的影響分析： 1.從表中可以看出，高強度螺栓對材料對摩擦系數(shù)的影響比較小；因為強度接近，其表面硬度也是比較接近的，所以，對于高強度螺栓來說，材料對當量摩擦系數(shù)的影響比較小； 2.螺栓規(guī)格不同，其摩擦系數(shù)是完全不同的，所以，不同的規(guī)格，其摩擦系數(shù)是完全不同的； 3.表面處理不同，摩擦系數(shù)是完全不同的，所以，同樣的螺栓規(guī)格，不同的表面處理，其摩擦系數(shù)也是完全不同的； 4.支撐面材料不同，其摩擦系數(shù)是不同的，表面硬度越高，其摩擦系數(shù)越小， 5.潤滑劑不同，其對摩擦系數(shù)的影響是完全不同的； 四、結(jié)論： 1．不同的螺栓、不同的支撐材料組合聯(lián)結(jié)在一起，其摩擦系數(shù)是不同的； 2．支撐面材料、表面處理情況、表面硬度、表面粗糙度、表面潤滑條件對摩擦系數(shù)影響是很大的； 3．通過擰緊扭矩間接控制預(yù)緊力，必須根據(jù)具體條件選擇相應(yīng)的摩擦系數(shù)。 五、使用范圍： 該機針對各種材料進行扭矩、扭力性能測試和分析研究，廣泛用于航天航空、石油化工、機械制造、風(fēng)電螺栓，生產(chǎn)螺栓和使用螺栓的企業(yè)、車輛制造、電線電纜、塑料橡膠、陶瓷建材、金屬材料及制品等行業(yè)，是國內(nèi)唯一一家基于英國ARM公司32Bit-ARM微處理結(jié)構(gòu)，通過日本交流數(shù)字控制器控制伺服馬達與高精度減速機配合日本光電編碼器使試臺靜態(tài)轉(zhuǎn)動，試臺能以0~1000/min速度運行(或根據(jù)實際情況另設(shè))。在測力源上使用高精度扭矩傳感器，其精度達到0.02%，靈敏度高，整個系統(tǒng)均達到0.5級精度以上，有效測力范圍為最大力值的1/500到100%；扭矩精度為示值的1%以內(nèi)；扭角精度為示值的1%以內(nèi)；轉(zhuǎn)角速度精度為示值的1以內(nèi)；轉(zhuǎn)角測量精度為示值的1以內(nèi)。可根據(jù)GB、ISO、ASTM、JIS、DIN等標準進行扭矩、扭角、轉(zhuǎn)角、扭斷力、定轉(zhuǎn)數(shù)測扭矩、循環(huán)低周疲勞等力學(xué)試驗，可檢測出材料的扭矩-扭角、扭矩-時間、扭角-時間等相對應(yīng)的參數(shù)。