开槽螺母-螺栓连接副拧紧特性研究

由于飞机飞行过程持续遭受振动载荷,设计中广泛采用具有自锁功能的开槽螺母-螺栓连接副以防螺栓的松动和夹紧力损失。研究开槽螺母-螺栓连接副的拧紧特性,对保证连接结构的力学性能、安全性和可靠性具有重要意义。对开槽螺母拧紧工艺开展了理论分析,修正了其夹紧力-拧紧力矩关系公式。试验研究了开槽螺母型号、被连接件材料、润滑条件以及重复拧紧次数等条件对拧紧特性的影响。研究结果表明,NASM14144开槽螺母相较于高度较低的NASM14145开槽螺母,预置力矩提升了125.9%,而扭矩系数稍有降低;饱和润滑方式能有效降低扭矩系数及其波动性,螺母-连接板贴合面润滑的效果次之;重复拧紧过程使得NASM14144螺母的预置力矩降低、扭矩系数明显升高,而NASM14145螺母的拧紧特性并未显著改变。

高强度螺栓轴力与扭矩关系线性回归分析及不确定度评定

高强度螺栓广泛应用于各类高压罐体中,为了量化装配过程中的检验标准,建立高强度螺栓扭矩与轴力的对应关系模型。基于高强度螺栓轴力-扭矩实验,采用一元线性回归分析方法,建立高强度螺栓拧紧扭矩与轴力的理论关系模型;并采用剩余标准差对线性回归模型的斜率和截距进行不确定度评定。结果表明,模型计算的回归结果与实验结果的误差在±7%以内,螺栓轴力的剩余标准偏差与平均值的相对百分比小于3%,线性回归方程可以准确预测高强度螺栓扭矩与轴力的之间关系,不确定度分析可准确获取各参数的置信区间。研究对提升高强度螺栓的装配质量和连接性能,有一定的理论意义和应用价值。

关节轴承装配状态对无载启动力矩的影响

为研究某关节轴承装配状态对无载启动力矩的影响,采用Abaqus软件建立装配关节轴承有限元模型,分析螺栓拧紧力及卡盘与外圈装配形式等2个装配因素对无载启动力矩的影响。结果表明:随着螺栓拧紧力的增大,轴承的无载启动力矩增大,且摆动过程中无载启动力矩的波动增大;卡盘与关节轴承外圈装配状态由间隙配合到过盈配合时,轴承无载启动力矩明显增大,且摆动过程中无载启动力矩的波动增大。试验证明,在关节轴承尺寸一致的情况下,通过控制关节轴承与卡盘装配时的螺栓拧紧力以及外圈与卡盘的装配间隙尺寸,可将关节轴承的无载启动力矩及其摆动时的波动保持在一定的范围内。

螺纹拧紧扭矩与转角关系研究及应用

针对工程实际中广泛采用的螺纹紧固联接结构紧固力矩设计困难的问题,结合预紧力与紧固力矩关系,设计典型结构开展了不同长度螺钉、不同材质连接工件的扭力试验,获取了设计结构下的屈服扭矩、失效扭矩、失效转角等重要数据。根据屈服扭矩和螺钉力学性能,获取了螺钉与典型表面处理后工件接触支撑面摩擦系数,此试验方法可实现螺纹紧固联接结构的快速设计,提高设计效率和实现工程应用。

煤巷锚杆预紧力损失特征及围岩控制机理研究

锚杆预紧力对维持煤巷围岩稳定具有重要作用,然而现场工程中因预紧力损失造成的巷道失稳现象普遍发生。分析了锚杆预紧扭矩与预紧力间的转化关系,研究了五家沟煤矿现场锚杆预紧力损失现象,揭示了锚杆预紧力损失行为特征及原因,并探究了不同预紧力损失率下锚杆对围岩应力及位移分布的影响。研究发现:现场锚杆预紧扭矩与预紧力基本呈线性正相关,但受支护构件间摩擦和巷道围岩条件影响,锚杆预紧力损失率均值范围为20%~58%,而锚杆预紧力损失加重可导致巷道浅部围岩应力下降,围岩变形及塑性区深度和体积增加,降低围岩的承载能力。研究可为现场锚杆预紧施工提供指导,提高支护初期巷道围岩的稳定。

法兰预紧力及拧紧力矩的计算方法探讨

法兰的预紧是确保法兰连接系统密封、防止泄漏的重要环节,而如何确定法兰拧紧力矩则是法兰预紧过程中的核心问题。文章重点介绍了法兰、垫片、螺柱连接系统控制螺柱预紧力的常用方法;为保证法兰连接系统安全可靠,提出了一套合理选择螺柱拧紧力矩的计算方法,同时指出了国内外规范在选择法兰预紧力与屈服强度比方面的主要差异,并在此基础上提出了工程上切实可靠的选择定力矩扳手控制法兰预紧密封的方法。

锚杆预紧扭矩转化效率主控因素分析

为研究锚杆预紧扭矩与预紧力转化规律,通过理论分析和现场试验,系统研究了转化效率主控因素,并基于数值模拟结果对锚杆预紧扭矩进行参数优选。研究结果表明:同一预紧扭矩下,随螺母与螺纹间摩擦因子、螺母与垫圈间摩擦因子增大,锚杆预紧力均随之减小,且减小速率呈降低趋势。对于细牙全螺纹锚杆和左旋无纵筋锚杆,当预紧扭矩超过400 N·m时,预紧力增幅随预紧扭矩增加而变缓,继续施加预紧扭矩获得的预紧力增量较小。锚杆直径越大,预紧扭矩转化效率越低,锚杆螺距越小,预紧扭矩转化效率越高。当预紧力达到80 kN时,直径18 mm细牙全螺纹锚杆和直径20 mm左旋无纵筋锚杆对应的预紧扭矩分别为408 N·m和429 N·m。研究成果对锚杆支护理论完善及支护参数选取具有一定实用价值。

螺栓装配过程有限元分析高效联合仿真研究

针对目前有限元仿真手段在螺纹紧固件预紧过程研究中的不足,借助ANSYS的APDL,将过盈配合法与直接扭转法相结合,提出一种能够保证计算精度的高效预紧手段。首先通过模拟收口塑性成型过程,获得收口加工前后的螺纹副结构有限元模型,继而实现收口防松螺母的装配过程仿真。利用不同的预紧手段模拟装配过程,获得螺纹副承载分布、接触应力状态和扭拉关系。通过对比未收口螺母的数值解与理论解,验证所建模型以及仿真过程的可靠性。通过对比不同预紧手段的计算时间和数值结果,证明联合预紧手段是可靠而有效的。

锚杆安装扭矩转化率影响因素分析

为确定锚杆安装扭矩转化率的影响因素,通过现场试验,比较相同类型螺母在有无安装配件和相同配件配置、不同类型螺母在安装时锚杆安装应力与安装扭矩对应关系,分析锚杆在有无锚杆安装配件或不同形状、不同材质、不同阻尼方式条件下的螺母对扭矩转化率的影响。结果证明:安装减摩装置可有效提高锚杆安装扭矩转化率;达到相同预紧力时,采用六方法兰压盖锻打螺母较其他类型螺母所需要的安装扭矩最小,扭矩转化率较高。

摩擦系数对螺栓联接应力的影响

本文使用有限元方法研究螺栓联接各零部件的摩擦系数对螺栓轴力、被联接间应力等的影响,并根据理论计算结果验证了仿真的准确性。计算结果显示,摩擦系数对螺栓轴力、被联接件应力都有很大影响,对于螺栓的拧紧力矩要充分考虑摩擦系数的影响。对于动载工况螺栓,螺纹间摩擦系数越小,磨损越快,轴力下降也越快。

动车组用高强螺栓重复使用可行性的理论分析

基于螺栓预紧力设计原理,对高强螺栓重复使用的可行性进行了理论分析。分析认为,针对螺栓重复使用带来的摩擦因数及其离散性增加的问题,可通过调整螺栓额定预紧力矩、增加螺纹润滑等修正措施来降低螺栓重复使用带来的不良影响,并提出将螺栓预紧力是否在设计范围内作为螺栓可重复使用的判断依据。

某动力总成悬置胶垫螺栓松动的设计改进

螺栓松动作为汽车可靠性问题中的一个难题,经常困扰着汽车设计人员。文章将针对一款动力总成悬置胶垫螺栓松动问题,通过与紧固件厂家技术合作,对螺栓预紧力、安装扭矩和接触面屈服强度进行计算校核。并针对计算发现的悬置支架接触面存在的屈服压溃风险及螺栓预紧力不足等问题,分别制定了相应的整改方案,最终确定了此悬置紧固螺栓的安装扭矩范围,满足悬置胶垫紧固预紧力要求。根据文章计算方法确定的安装扭矩进行定扭后,通过紧固件横向振动试验和越野路路试,动力总成悬置胶垫紧固螺栓未再出现松动现象,可以看出文中螺栓松动计算校核和改进方案有效。文中案例通过对螺栓预紧力、安装扭矩和接触面屈服强度等进行符合性计算校核和改进,为汽车螺栓松动问题整改提供了一个非常好的解决思路和方法。

多螺栓连接结构预紧力实验研究

开展多螺栓连接结构预紧力实验研究,获得了其在纯拧紧力矩作用下的预紧力及其响应规律。研究采用应变片测试方法,首先对单螺栓连接结构进行了预紧力实验,获得了不同拧紧力矩条件下螺杆上的轴向应变、轴向应力及预紧力,并通过与经验公式计算结果比较,验证了预紧力测试方法的合理性。在此基础上,开展了多螺栓连接结构预紧力实验研究。为比较相同拧紧力矩条件下,多螺栓连接结构与单螺栓连接结构预紧力水平间的差异,定义了预紧力比例因子Kpro。实验结果表明,由于螺栓组内部各螺栓间的相互影响,其预紧力水平明显低于单螺栓结构,并与螺栓拧紧状态相关。就本文所采用的多螺栓连接结构而言,在拧紧力矩较低、螺栓尚未完全拧紧时,Kpro为0.70.8,其预紧力水平为单螺栓结构的0.70.8倍;当拧紧力矩较高、螺栓处于稳定的拧紧状态时,Kpr为0.6左右,其预紧力约为单螺栓结构的0.6倍。

基于力封闭的多功能螺母拧紧机系统设计

通过对轴向预紧力与螺母转角、拧紧扭矩、联接件的几何参数及螺纹件的摩擦因素间的关系分析 ,为多家企业委托的汽车后桥及变速箱装配线上开发了基于力封闭的多功能螺母拧紧机。扭矩传感器实时检测扭矩 ,拧紧扭矩实时显示 ,可根据设定的门槛扭矩对加、卸载过程进行高、低速自动切换 ,最终拧紧扭矩可在 80 0N·m范围内任意设定 ,扭矩控制平稳精确 。

基于模块化设计的自动拧紧系统的开发

为了解决目前螺栓(母)自动拧紧装备制造和维修周期过长,不能适应企业高效生产要求的问题,提出一种基于模块化设计的螺栓自动拧紧系统.基于对螺纹联接件装配的预紧力控制原理和拧紧工作过程的分析,将拧紧系统分成不同的功能单元,并从硬件和软件两方面对它们实施模块化设计,构建系列化的机械和电气模块单元,使系统获得快速组合和维修的能力.实际应用表明,该模块化设计的自动拧紧系统提高了装备的制造和维修效率.

智能型螺母拧紧机的研制

在汽车齿轮箱的装配过程中,一些汽车厂家用气枪来拧紧齿轮箱凸缘螺母,这种操作方式工人劳动强度大,而且不易实现适度的预紧,致使汽车生产效率低下,装配质量得不到保证。文章针对这种情况,介绍了汽车齿轮箱总成柔性装配线中配备的一种新型的智能型螺母拧紧机,该设备采用工控机控制,智能化测量拧紧扭矩,使齿轮箱凸缘螺母与齿轮箱之间达到一定的预紧力,提高了生产效率和产品质量,是汽车齿轮箱总成装配线中的更新换代产品。

锚杆初始支护阻力的计算及预测

为了便于计算和预测锚杆支护的初始支护阻力,基于锚杆及时支护时锚固区围岩处于弹塑性状态的假设,建立锚杆受力和安装力学模型,分析研究初始支护阻力与预紧力矩之间的关系,得出锚杆支护螺母、托盘两种接触类型的初始支护阻力的理论解,同时采用自制的"锚杆锚固传递及衰减规律"模拟试验台对初始支护阻力进行验证。研究结果表明:锚杆支护材质、规格及支护间排距相同时,其初始支护阻力与预紧力矩呈线性关系;预紧力矩在0-300 N.m时,初始支护阻力与预紧力矩间有准确的数学表达式,采用预紧力矩能够量化和预测初始支护阻力。

基于IPC的自动拧紧机控制系统设计

文章结合国内汽车行业的需求,根据自动拧紧系统的控制要求自主设计研发了基于IPC的自动拧紧机控制系统,并从扭矩控制的原理入手分别介绍分析了其硬件及软件部分。该系统在多个方面采用了新方法,已经在国内多条装配线实际应用,取得了很好的使用效果。

高锁螺栓连接力学参数关系的实验研究

为了研究高锁螺栓连接过程中拧断力矩、锁紧力矩及预紧力之间的关系,借助普通螺栓连接经典理论推导出了高锁螺栓连接的数学模型。以A286材质的M5、M6、M8型三点高锁螺母及未经自锁工艺处理的高锁螺母与高锁螺栓为实验对象,利用扭拉实验设备,获得了拧断力矩、锁紧力矩及预紧力值。通过推导的数学模型计算出了扭矩系数。实验结果表明:三点高锁螺母及未经自锁工艺处理的高锁螺母的拧断力矩值和扭矩系数值几乎相同。对于三点高锁螺母,收口部位对高锁螺母的拧断力矩几乎没有影响,锁紧力矩是线性叠加到拧断力矩上的。实验结果验证了数学模型的正确性。

预紧力作用下滚珠丝杠温升的理论分析及试验研究

滚珠丝杠的温升直接影响其使用的精度,通过误差补偿技术可以解决这一问题,为了研究预紧力作用下丝杠的温升情况,通过摩擦生热和热对流原理建立了计算滚珠丝杠副温升的理论模型,探究了丝杠温升与预紧力的关系。将通过该模型计算的不同预紧力下的理论温升,与试验测得的试验温升进行对比分析,试验结果证实了该计算模型的正确性。该模型对于滚珠丝杠在使用中的热变形误差补偿具有十分重要的意义。