螺栓是机械设备中最常用的标准件,没有之一,螺栓失效也是设备中比较常见的,引起螺栓失效的原因很多,螺栓安装不合格时最主要的原因之一,螺栓过拧或预紧力不足都是安装不当导致的。今天就聊聊如何拧紧螺栓,螺栓的拧紧方法有哪些。
其实今天说的螺栓拧紧方法是不完全正确的,螺栓拧紧的目的是使螺栓获得一个初始的预紧力,在有些情况下,螺栓预紧力的获得不是靠拧的,而是直接拉拔实现的,因此说螺栓紧固比较严谨些。那螺栓紧固的方法有哪些呢?
螺栓拧紧的目的是为了让螺栓在承受外载荷之前,先获得一定的预紧力,为什么要使螺栓先获得一定的预紧力这个以后会解释。力矩控制法拧紧螺栓的原理是什么呢,螺栓上的螺纹是螺旋线,当顺时针拧紧螺母时,螺母沿螺栓上螺旋线向下移动,螺母与螺栓六角头间的距离变短,螺母与六角头螺栓把被连接件加紧,当继续拧紧螺母时,螺栓被拉长,产生螺栓预紧力。
由于扭矩法控制螺栓紧固力时,联接副各个接触面的摩擦系数对螺栓的紧固力影响较大,对于比较重要的场合,扭矩控制法也需要对拧紧时的转角进行监控,如果转角超出合理的范围时,需要评估联接副是否存在其他方面的失效可能。
利用扭矩控制法紧固的螺栓,一般都会比较严格的控制螺栓的表面粗糙度和润滑情况,工程上规定扭矩系数和扭矩系数标准差,也就是扭矩系数必须在一定范围内,太大了不行,太小了也不能接受。
根据JGJ82-2011《钢结构高强度螺栓连接技术规程》和GB50205-2017《钢结构工程施工质量验收规范》的规定,高强度螺栓扭矩系数应该控制在0.11到0.15范围之内,扭矩系数标准差应该控制在0.01内。这样可以保证螺栓在施加一定的拧紧扭矩情况下,螺栓的预紧力在设计的范围内。
转角控制法通过控制螺母的拧紧角度来控制螺栓的预紧力,我们知道当螺母在螺栓上旋转一圈,螺母距螺栓头的距离接近或远离一个螺纹螺距的距离。当拧紧时,被连接件厚度变化很小,螺栓被拉长,根据弹性理论,螺栓伸长量与刚度系数的积即为螺栓的预紧力。
利用转角控制法紧固螺栓时,螺栓伸长量和螺栓预紧力这种比例关系是在被连接件完全贴合并且被连接件和螺栓没有发生塑性变形的情况下才成立的,因此在控制转角之前必须保证连接面是贴紧的,因此就需要一个起始扭矩,连接件接触面紧紧贴合,起始扭矩之后进行转角控制,同时为了判断拧紧过程中质量的稳定性,通常也会对扭矩进行监控,一般扭矩也会在一定范围内。
转角控制法和扭矩控制法,是在实际应用中用的比较多的方法,操作相对简单,工具也是比较常用的工具。
转角控制法与扭矩控制法相比可以把螺栓预紧力控制在比较窄的范围内,预紧力控制的更精准,相比较扭矩控制法,转角法操作起来比较麻烦,每个螺栓拧紧时都要测量旋转角度,效率相对较低,扭矩法只需设定拧紧工具的力矩值即可。