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紧固件知识

为什么汽车底盘会松动?螺栓紧固件力矩衰减造成的



发布时间:2020/5/16 14:26:35 点击次数:305次

我们在生活当中,是否会遇到这样的问题——汽车底盘螺栓紧固件衰减问题。也就是汽车开的时间长久后,使用的底盘会发生松动,知道那是什么原因造成的吗?就是因为汽车底盘螺栓紧固件的力矩衰减而造成的。为了让大家了解更多,中华标准件网分享出有关紧固件螺栓紧固扭矩衰减造成的原因有哪些,希望对大家有所帮助。

1、螺栓不同阶段的扭矩值

一般有两种,一种是动态扭矩,另一种是静态扭矩。

动态扭矩:动态扭矩是指紧固件在被紧固过程中测量得到的峰值,一般来说,是由动力工具施加得到动态扭矩,动态扭矩是在拧紧过程中测量的。动态扭矩产生的对于螺栓的轴向预紧力满足工程上对预紧力的要求。

静态扭矩:一个紧固件被紧固好之后,将其在拧紧方向上继续旋转的瞬间所需要的扭矩。静态扭矩是在紧固之后测量的。

在静态扭矩测量过程中,如出现静态扭矩值小于动态扭矩,则认为扭矩存在衰减。注:衰减并不一定说明连接失效,需要实验论证。

2、螺栓扭矩衰减概述

根据螺纹连接状态分类,我们知道,IS05393“螺纹紧固件用旋转式气动装配工具性能试验方法”(国标对应版本为GB/T26547-2011)提及:硬连接,软连接和中性连接三种分类。

硬连接:一般来说,以规定扭矩的5%为起点,在起始扭矩到达规定扭矩时,螺栓转过的角度在30度以下。

软连接:一般来说,以规定扭矩的5%为起点,在起始扭矩到达规定扭矩时,螺栓转过的角度在720度以上。

中性连接:一般来说,以规定扭矩的5%为起点,在起始扭矩到达规定扭矩时,螺栓转过的角度在30度至720度之间。

一般认为,硬连接和中性连接不存在扭矩衰减,软连接扭矩衰减较为严重。

但在实际生产、使用过程中,对于任何连接,随着时间的推移都会有一定程度的扭矩衰减,软连接中扭矩衰减尤为严重,扭矩衰减不能完全避免,只能通过对各种影响因素的控制和优化来改善衰减状况,确保扭矩衰减后的夹紧力不低于设计夹紧力的最低要求是我们控制的目标。

拧紧工作完毕后发生在紧固件上扭矩降低现象即为扭矩衰减,衰减后的扭矩值低于目标值但较为稳定,一般在拧紧操作完成后30ms内会完成60%以上的扭矩衰减。该性质作为我们降低扭矩衰减的重要理论依据进行应用。

3、检测扭矩

检测扭矩:静态扭矩标准时用来监控生产过程的稳定性,因此又称为检测扭矩。

静态扭矩会随着时间的推移而衰减(即夹紧力衰减),被紧固件为非金属时尤为明显,而影响静态扭矩的因素较多,与夹紧力之间的线性关系不明显,因此不能通过静态扭矩的值来计算出衰减后的夹紧力,只能通过专业的实验设备来确定衰减后的夹紧力,从而找到紧固特定产品状态下夹紧力与静态扭矩的对应关系,而后静态扭矩可以用来监控生产过程的稳定性。

4、造成螺栓紧固件扭矩衰减的原因

螺栓紧固件扭矩衰减的影响因素很多,如扭矩衰减已导致连接失效,不满足产品要求时,应从设计和工艺角度进行分析、改进。

1)被装配件的表面粗糙度:材料的变形-局部嵌入

尽量避免部件的表面粗糙度过大

2)弹性连接材料:尤其是塑料或密封件

降低最终拧紧的速度。

分步拧紧-如分步骤设置目标扭矩60%-80%-100%

使用拧紧(如至目标扭矩80%)+反松+最终拧紧的方法

3)残余扭矩减小、夹紧力未达到

过快的装配速度、不合理的装配动作;

最终扭矩为100%;

选用合适的工具,如:阿特拉斯电动扳手。

4)装配过程中的温度

避免不合理的摩擦;

避免热膨胀系数不同/相差过大。

5、扭矩衰减的改善措施

我们可以从两个角度来考虑,一个是工艺角度,另一个是设计角度。

1)工艺角度

a、拧紧策略:改变拧紧策略,两步拧紧或多步拧紧,在拧紧过程中停顿50m可释放弹性应变,降低衰减。

b、拧紧速度:当被压紧后,毛刺在较大的夹紧力下变形,“变短”夹紧力下降,残余扭矩同步下降拧紧速度越快,毛刺的初始变形越小,残余扭矩下降越多,因此,降低拧紧速度可以降低扭矩衰减。

c、拧紧顺序:把单轴拧紧改成几轴同时拧紧,可降低扭矩衰减;或者采取单轴多步逐渐拧紧到目标扭矩,也可以降低扭矩衰减。

2)设计角度

a、表面粗糙度:表面粗糙度越小,材料表面越光滑,在拧紧后扭矩衰减越小。

b、材料硬度:提高材料硬度,材料表面互相之间嵌入越困难,扭矩衰减也越小。

c、弹性材料:塑料或橡胶等,尽量少采用,如必须采用,应制定周全的拧紧策略,以保证衰减后的夹紧力满足产品要求。

d、螺栓选择:细牙螺栓相比粗牙螺栓螺距更小,螺纹升角也小,在使用中不容易松动,因此采用细牙螺栓扭矩衰减会较粗牙低。

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