螺纹预紧扭矩系数测量装置研制

徐小兵,柴华雄 (长江大学机械工程学院,湖北荆州434023)

官 强 (中国石化江汉石油管理局第四石油机械厂,湖北荆州434024)

螺纹连接结构简单,拆装方便,类型多样,是机械装配中应用最广泛连接方式。在机械产品装配中,螺纹紧固件装配质量是保证机械质量及正常运转的基础。目前在装配工艺上最经济实用的方法是通过控制扭矩来间接实现轴向预紧力的控制,也叫做力矩控制法。但力矩控制法通常是通过在一定条件下(如钢制普通粗牙、无润滑)给出一个扭矩系数平均值来估算预紧力,因而精度不高,在需要严格控制预紧力的场合难以满足要求。

为满足通过控制预紧力矩精确控制预紧力的要求,笔者研制了一种测量装置,它能够测量不同直径、长度的螺栓的预紧力、预紧扭矩和扭矩系数。

1 工作原理

运用力矩控制法,螺纹拧紧扭矩的作用主要就是克服旋合螺纹之间的摩擦力矩和螺母与被连接件支撑面间的摩擦力矩,并使连接产生预紧力F0,螺纹预紧扭矩T和预紧力F0的关系[1]为:

式中,K为预紧扭矩系数;T为预紧扭矩,10-3N·m;F0为预紧力,N;d为螺纹公称直径,mm。

由此可见,只需测量出预紧扭矩和预紧力,即可计算得到扭矩系数。该测试装置的工作原理就是对于不同公称直径、不同长度的螺栓在预紧过程中,通过传感器采集预紧力和预紧扭矩,应用数据处理模块得到扭矩系数,并且在显示器上显示预紧力、预紧扭矩、扭矩系数的值。

2 测试装置

2.1 测试装置示意图

如图1所示为螺栓连接扭矩系数测试装置的示意图。……