拧紧曲线扭矩-转角斜率分析

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问题背景

最近螺丝君交流群内有小伙伴提出疑问，相同斜率的装配曲线为什么屈服扭矩相差较大？对此问题，小编也下了一番工夫进行实验验证，得出这种变化与螺栓的强度与螺纹摩擦系数有一定相关。

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问题描述

图1装配曲线

图2装配曲线

如上所示图1与图2螺栓都是过屈服装配，图1所示拧紧曲线斜率不一致，我们很好判断是由扭矩系数的不同造成的。

而图2拧紧曲线的斜率基本一致，并且屈服扭矩还不一致。产生这种变化的原因是什么？通过对比发现这种变化必须在相同的扭矩系数下与螺纹摩擦系数的大小及螺栓的强度的高低有关。

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问题分析

连接副扭矩-角度斜率计算公式如下

式中p为螺距，D为螺纹大径 ，KB为 螺栓刚度，KC为被连接件刚度，K为扭矩系数。

式中可以看出曲线斜率的大小与螺栓的刚度，被连接件的刚度，扭矩系数相关。

如果保证曲线斜率不变，其KB,KC.K不发生变化对于在同一零件上拧紧，其KC基本不变的，所以影响曲线斜率KB与k。

3.1.KB,K值不变，螺栓螺纹摩擦系数的不同

螺栓拧紧总扭矩计算公式

式中 T为总扭矩，K扭矩系数，D为螺纹大径，F为轴力螺栓拧紧的时候受到的扭-拉复合应力作用，根据第三强度理论，螺纹紧固件的等效应力

轴力拉伸应力

螺栓剪切应力

根据以上公式整理得

屈服轴向力计算

将上式带入 公式（2）

由于KB,K值不变，其变化点表现在螺纹扭矩与总扭矩的比例系数β上，然而影响β值与螺纹摩擦系数有关。随之螺纹摩擦系数的增大，屈服扭矩减小。

表1计算结果

图3扭矩和轴力-转角拧紧曲线

由表1计算及图3实验验证，在相同扭矩系数下，随之螺纹摩擦系数的增加，屈服扭矩越小。

3.2 KB,K值不变，螺栓强度的不同

3.2.1螺栓强度对螺栓弹性模量的影响

图4 8.8级与10.9级纯拉伸曲线

表2 8.8级与10.9级力增量-伸长增量结果

由表2及图4实验验证，在相同规格，相同的实验条件下，8.8级与10.9级的弹性模量基本一致，表明强度对拧紧曲线的斜率不影响。

既然螺栓的强度对螺栓的刚度没有影响，即KB不变。

3.3.扭矩系数相同，螺栓屈服强度的不同

依据公式（8）可知，在相同的扭矩系数下，屈服扭矩的大小与纯拉伸屈服强度成正相关。下表3不同屈服强度对应屈服扭矩比值

表3 屈服强度不同对比结果

图5 8.8级与10.9级拧紧曲线

由表3计算及图5实验验证，在相同扭矩系数下，可得螺栓屈服强度越小，拧紧的屈服扭矩越小。螺栓的屈服强度对斜率没有影响。

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总 结

扭矩-角度曲线斜率一致且屈服强度不同，出现的可能性原因扭矩系数相同，螺纹摩擦系数不同。扭矩系数相同，螺栓强度不同。返回搜狐，查看更多