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润滑对钛合金螺栓拧紧力矩的影响

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润滑对钛合金螺栓拧紧力矩的影响润滑对钛合金螺栓拧紧力矩的影响 航天科工集团公司信阳航天标准件厂曲璇中 文摘阐述了不同润滑状态对钛合金螺栓拧紧力矩的影响,应用拧紧力矩法控制 螺栓预紧力,当量拧紧力矩系数 是重要的影响因素;通过试验,测试出钛合金螺栓表面 " 蓝色阳极氧化和表面强化后涂覆 ;<5固体膜润 滑 剂 两 种 状 态 的 扭—拉 关 系 曲 线 (即 != ! $ 曲线),进而确定两种表面润滑状态的当量拧紧力矩系数 值的差别。 " 关键词 钛合金螺栓表面润滑当量拧紧力矩系数测试 ——螺纹摩擦角,(4); ! 一概述#——支承面的等...

润滑对钛合金螺栓拧紧力矩的影响
润滑对钛合金螺栓拧紧力矩的影响 航天科工集团公司信阳航天标准件厂曲璇中 文摘阐述了不同润滑状态对钛合金螺栓拧紧力矩的影响,应用拧紧力矩法控制 螺栓预紧力,当量拧紧力矩系数 是重要的影响因素;通过试验,测试出钛合金螺栓表面 " 蓝色阳极氧化和表面强化后涂覆 ;<5固体膜润 滑 剂 两 种 状 态 的 扭—拉 关 系 曲 线 (即 != ! $ 曲线),进而确定两种表面润滑状态的当量拧紧力矩系数 值的差别。 " 关键词 钛合金螺栓表面润滑当量拧紧力矩系数测试 ——螺纹摩擦角,(4); ! 一概述#——支承面的等效直径,; ’’1 #——支承面的摩擦系数。 1 目前,在国内外航空航天器结构中,广泛应把 特 定 的 螺 纹 副 有 关 几 何 尺 寸 看 作 常 数 ,影 用 螺 纹 连 接 形 式 ,其 中 钛 合 金 螺 栓 得 到 了 广 泛 地 当 量 拧 紧 力 矩 系 数 的 因 素 只 有 螺 纹 副 的 摩 擦 响应用。螺栓连接通常采用拧紧力矩法控制螺栓的 系数 #和支承面的摩擦系数 #。假定 #$#$"6%7, 5151预 紧 力 。 力 矩 法 的 理 论 基 础 是 ,预 紧 力 和 拧 紧 力 为 常 数 ,则 在 全 部 拧 紧 力 矩 ! 的 百 分 比 中 ,螺 纹 矩呈线性关系,在工程计算中其一般表达式为: 副 的 摩 擦 力 矩 占 据 8 ,支 承 面 的 摩 擦 力 矩 占 据 "9 )!* $" #$ (% ) !7"9 ,拧紧(螺纹升角)消耗力矩只占 %"9。由此式中:! ——拧紧力矩,&?’; 可知,影响当 量 拧 紧 力 矩 系 数 值 大 小 的 主 要 因 " $——预紧力,(& ; 素是螺纹副和支承面的摩擦系数 #和 #, 而 # 5 1 5 # ——螺栓公称直径,; ’’ ——当量拧紧力矩系数。 " 和 # 的大小又与润滑状态有直接关系。 1 % )可 知 ,用 力 矩 法 拧 紧 螺 栓 只 有 精 确 从 式 (对于钛合金螺栓,我厂前期产品的表面处理是 确定当量拧紧力矩系数 ,才能准确地控制螺栓 "蓝色阳极氧化,%::: 年下半年后的产品改为表面强 的预紧力。因此 ,当 量 拧 紧 力 矩 系 数 " 是 力 矩 法 化处理后涂覆 ;<5固体膜润滑剂。表面润滑状态 ! 中最重要的参数。 改变,表面摩擦系数也随之变化。本文的目的是用 )%* 两种润滑状态下的螺栓实物,测试出在扭—拉条件 根据文献介绍," 值可用下式具体表示: 下的拧紧力矩和预紧力关系,即 =$ 关系曲线,进 ! 而确定两种润滑状态下的当量拧紧力矩系数 " 值 ## % + 1 (!) $ ,.0 "-!/"/#! "1 的变化及其稳定性,对于应用力矩法紧固螺栓、保 ! # # 证螺栓连接的质量与可靠性具有重要意义。 % ,-"$ $# ! 式中:#——外螺纹有效直径(中径 #),2’’ +! 二 测试过程"——螺纹升角3 (4)2 %——螺距,’’; %6 试样种类及表面状 态 另一种是表面蓝色阳极氧化。 为了比较起见,选用 $/ 的 强 度 等 级 为 ("01 级 的 合 金 钢 螺 栓 ,配 用 同 材 料 、同 强 度 等 级 的 六 角 螺 母 和 钢 垫 片 。 表 面 状 态 也 分 两 种 :一 种 是 表面磷化后涂 $-.固体膜润滑剂;另一种是表面镀 ! 锌钝化。 0 测试方法! 参 照 234 56 71 紧 固 件 试 验 方 法 (力 矩—(" 拉 力 ),在 螺 栓 拧—拉 试 验 机 上 ,对 螺 栓 进 行 拧 紧力矩( )—预紧力()关系曲线测试,测试装置示 !" 意 图 如 图 所 示 。 测 试 前 对 整 个 测 量 系 统 (包 括 ( 扭力传感器和拉力传感器、动态电阻应变仪、879 记 录 仪 等 )进 行 了 综 合 标 定 。 拧 紧 力 矩 和 预 紧 力 综 合 测 量 误 差 不 大 于 示 值 的 , 在 测 试 中 不 加 (: 任何润滑剂。 三 测试结果与讨论 (0 测试试件力矩—拉力关系曲线 由图 $ 图 % 可知,在相同预紧力要求下 ,蓝 根据图 $ 图 % 中曲线 ,可计算出螺 栓 在 扭— !! 色 阳 极 氧 化 的 钛 合 金 螺 栓 的 拧 紧 力 矩 要 比 涂 拉条件下有关重要数据,找出其中的规律。 &’(固 体 膜 润 滑 剂 的 钛 螺 栓 大 ! $# 倍 ,&% 合 金 ! 螺 栓 的 拧 紧 力 矩—预 紧 力 (! *")的 关 系 ! 钢螺栓的数据与 &% 钛螺栓相似。 是线性的,每条曲线的斜率为常数,见表 + 。 !) 计算螺栓在扭—拉条件下的数据 表 + 拧紧力矩—预紧力曲线斜率对照表 45 5?6 材 料 钛 合 金 合 金 钢 螺 栓 规 格 & &% &- & &% ,. 表 面 润 蓝 色 阳 蓝 色 阳 蓝 色 阳 蓝 色 阳 镀 锌 & & & & & ’(’(’(’(’(!!!!! 状 态 氧 化 氧 化 氧 化 氧 化 化 滑极极极极钝润 滑 润 滑 润 滑 润 滑 润 滑 试 件 + ")#" +)"+ ")% +) ")- +) ")% +)0+ ")% +) /!!!!!!.!, 试 件 ! ")!/ "),, ")-/ +)#+ ")0+ +)!% ")0% +)-/ ")-/ +)+% 试 件 # ")!/ "),- ")%/ +)!- ")%0 +).% ").! +)0, ")0. +)!# 平 均 ")!/ ")/+ ")%. +)!% ")%# +)#! ")%" +)%/ ")%% +)!# 由 表 + 中 数 据 可 知 , 在 相 同 预 紧 力 要 求 下 , ")+#!$")+-! 之间,平均值为 ")+.!。后者仅为前 在 蓝 色 阳 极 氧 化 的 钛 合 金 螺 栓 的 拧 紧 力 矩 要 比 涂 者的 ."2,且一致性比前者好。合金钢螺栓在两种 润滑状态下,&% 的 # 值同钛螺栓相似。 &’(固 体 膜 润 滑 剂 的 钛 螺 栓 大 ! $# 倍 ,&% 合 金 ! 钢螺栓的数据与 &% 钛螺栓相拟。 在扭—拉条件下,螺栓的拧断力矩和拧断 #" 按 照 表 + 中 各 曲 线 的 平 均 斜 率 值 , 应 用 拉力值见表 # 。 ! 1# $" 关 系 式 计 算 出 各 种 规 格 螺 栓 在 两 种 润 滑 从表 # 中数据可知: 状态的当量拧紧力矩系数 # 值,见表 ! 。 3) 涂 固 体 膜 润 滑 剂 的 钛 合 金 螺 栓 与 相 &’( !从表 ! 中数据可知,蓝色阳极氧化的钛合金螺 同规格的蓝色阳极氧化的钛合金螺栓相比,拧断 栓的 # 值在 ")!%$").# 之间,平均值为 ")#-/,表面 力 矩 小 ,而 拧 断 拉 力 大 ,这 是 因 为 涂 &’(润 滑 剂 ! 强化后涂 &’(固体膜润滑剂的钛合金螺栓的 # 值 ! 后降低了摩擦系数的缘故。但是两者的拧断拉力 这 是 因 为 在 测 试 过 程 中 影 响 摩 擦 系 数 的 因 素 很 强度对装配拧紧时有参考意义,对正常工作载荷 下无意义。因为被紧固的螺栓再受一外载荷作用 多 ,且 很 不 稳 定 ,特 别 是 螺 栓 在 超 过 弹 性 比 例 极 $(% 时,连接体内各部分的内力重新进行调整,一部 。因此,造成螺栓扭—拉断裂限时测试误差很大 分外载荷被抵消,所以螺栓扭—拉断裂点的参数 点 的 数 据 分 散 性 很 大 , 测 试 数 据 可 能 不 够 准 确 ,$*% 对 螺 栓 紧 固 后 正 常 工 作 影 响 不 大,而 且 实 际 测 需要多次试验验证。但是本次测试揭示出来的规试该点的参数也不够准确。 律是可信的。 表 ! 当量拧紧力矩系数 $ 值对照表 材 料 钛 合 金 合 金 钢 螺 栓 规 格 +, +- +* +( +- 表 面 润 蓝 色 阳 蓝 色 阳 蓝 色 阳 蓝 色 阳 镀 锌 +./ +./ +./ +./ +./ !!!!! 状 态 氧 化 氧 化 氧 化 氧 化 化 滑极极极极钝润 滑 润 滑 润 滑 润 滑 润 滑 ? 0 123 !5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 043 "1"’!6 "’6! "’-( 5’!- "’-# 5’#! 5’-" 5’-6 "’-- 5’!# #0223 , , - - * * ( ( - - ! $ 7 "’(# "’5#8 "’!- "’5#! "’#58 "’5*! "’(!8 "’5(, "’!*# "’5#- #" 表 # 拧断力矩和拧断拉力对照表 拧断力矩拧断拉力最小破坏拉力 " 材 料 规 格 润 滑 状 态 093 ?013 2! "0413 "0413 "" " 润 滑 +./ ! #’ ’* ’# 8’5 !!!,("" +, 蓝 色 阳 极 氧 化 -6 56 ("’# (8’5 钛 润 滑+./ ! 5*’, 56 !!’5 ,-’" +- 蓝 色 阳 极 氧 化 !#’* 5#’* !!’5 -5’5 合 润 滑 +./! 8’* 6’* 5*’- -5’5 +* 金蓝 色 阳 极 氧 化 5#’( 8’* 5*’- (,’" 润 滑 +./ ! #’- *’, 6’-- -"’" + (蓝 色 阳 极 氧 化 8’,* #’8 6’-- #,’# 润 滑 +./ ! 5#’ 5’* "’# 5’# --!,合金钢 +- 镀 锌 钝 化 58’* 55’# !"’# **’8 的 ! 值范围 来 确 定 螺 栓 拧 紧 力 矩 ,保 证 预 紧 力 的 四 结论与建议精确性。为了保证生产的每批螺栓的当量力矩参 数 值的稳定性,建议今后 在 制 定 (修 订 )标 准 件 ! 结论AD 标准时,把螺纹表面的润滑种类和状态的要求加 钛合金螺栓表面强化及涂 >&固体膜润(! 入,作为产品出厂验收条件之一。 ! 滑 剂 与 表 面 蓝 色 阳 极 氧 化 相 比 ,降 低 了 表 面 摩 擦 参考文献 系 数 ,亦 即 降 低 了 当 量 拧 紧 力 矩 系 数 ! 值 ,效 果 非常显著。 A D 高强度螺栓接合7FC9D 北京G 王玉春等译’表面强化及涂 >&固体膜润滑剂的钛合 " (! 中国铁道出版社,AH?CD 金 螺 栓 的 当 量 拧 紧 力 矩 系 数 ! 值 约 为 蓝 色 阳 极 !山本晃著D 郭可谦等译D 螺纹联接的理论与氧化的 C"E ,即降低了 D@ 倍。因此,在一定预紧 ! 计算7F?9D 上海科学技术文献出版社,AH?C !力要求下,拧紧力矩也降低了 !D@ 倍,这样就便于 年 A 月,第 A 版 选 择 拧 紧 工 具 ,降 低 装 配 成 本 ,防 止 螺 栓 拧 断 或 松 动 事 故 发 生 , 并 且 螺 栓 拧 紧 的 一 致 性 很 好 ,提 山本晃著D 郭可谦等译D 螺纹联接的理论与 # 计算7FC@9D 上海科学技术文献出版社,AH?C 高了螺纹连接的质量与可靠性。 年 A 月,第 A 版 王玉春等译D 高强度螺栓接合7F#9D 北京: ! C D 建议中国铁道出版社,AH?CD ! 山本晃著D 郭可谦等译D 螺纹联接的理论与 螺 栓 当 量 拧 紧 力 矩 系 数 ! 值 受 螺 纹 连 接 配 计算7F@#@@ 、F? 、FA"@9D 上海科学技术 I’’I’件 群 的 材 料 种 类 、表 面 状 态 、螺 纹 精 度 以 及 润 滑 @ 文献出版社,AH?C 年 A 月,第 A 版 状 况 等 因 素 的 影 响 极 大 ,况 且 钛 合 金 紧 固 件 表 面 润 滑 目 前 正 处 在 换 代 中 ,用 户 要 根 据 自 己 使 用 螺 栓 连 接 配 件 群 的 具 体 情 况 ,测 出 值 ,按 照 实 测 ! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! $%&% 标准化文件目录出版信息 美国国家航空航天管理局($%&% )标准 借鉴国外先进标准,查找所需要的标准化文 件,以便在工作中参考应用。 化 文 件 目 录 (!""! 年 最 新 版 )现 已 翻 译 出 版 (每本定价 ’" 元)。内容包括 $%&% 本部及 七 八 所 存 有 目 录 中 所 列 文 件 的 全 部 ! 其 所 属 机 构 )*+)-- &)/0 1-234 50640* (,.,原 文 资 料 及 部 分 中 译 文 资 料 ,如 需 要 ,可 直 接来函来电联系。 7&189 、0660< &0 50640* 7&59 和 (:;.)/: =>;;)*; &.)/0 1-23,4 50640* 7=&159 批 准 发 布 的 、现 行 有 效 的 管 理 文 件 、标 准 、规 范 、图 通讯地址:北京 ?#@ 信箱标准化研究室 样 、要 求 、大 纲 、程 序 、报 告 、手 册 和 文 件 等 编:A""?#" 邮全部资料。 电 话:("A" )B?B?"@ B?"#C# ’!!’ 提 供 本 目 录 是 为 了 广 大 工 程 技 术 人 员 联 系 人:陈晨宋虹
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上传时间:2017-11-26
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