螺栓拧紧过程分析及常用控制方法

　　一、拧紧过程的简要分析

　　541规则(即50%、40%、10%)

　　通常情况下，在螺栓的拧紧过程中，实际转化为螺栓夹紧力的扭矩仅占10%，其余50%用于克服螺栓头下的摩擦力，40%用于克服螺纹副中的摩擦力，这就是“541”规则，主要反映夹紧力与摩擦力之间的关系。但若施加一定的改善措施(如涂抹润滑油)或螺纹副中存有问题(如杂质、磕碰等)，该比例关系会受到不同影响而改变。

　　                                         

　　拧紧过程的主要变量

　　1. 扭矩(T)：所施加的拧紧动力矩，单位牛米(Nm);

　　2. 夹紧力(F)：连接体间的实际轴向夹(压)紧大小，单位牛(N);

　　3. 摩擦系数(U)：螺栓头、螺纹副中等所消耗的扭矩系数;

　　4. 转角(A)：基于一定的扭矩作用下，使螺栓再产生一定的轴向伸长量或连接件被压缩而需要转过的螺纹角度。

　　二、螺栓拧紧的控制方法 

　　1. 扭矩控制法

　　定义：当拧紧扭矩达到某一设定的控制扭矩时，立即停止拧紧的控制方法。

　　优点：控制系统简单、直接，易于用扭矩传感器或高精度扭矩扳手来检查拧紧的质量。

　　2. 扭矩-转角控制法

　　定义：先把螺栓拧到一个不大的扭矩后，再从此点开始，拧一个规定的转角的控制方法。

　　优点：螺栓轴向预紧力精度较高(±15%)，可以获得较大的轴向预紧力，且数值可集中分布在平均值附近。

　　3. 屈服点控制法

　　定义：把螺栓拧紧到屈服点后，停止拧紧的一种方法。

　　优点：拧紧精度非常高，预紧力误差可以控制在±8%以内;但其精度主要取决于螺栓本身的屈服强度。