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高强度螺栓失效与摩擦系数的关系
在前面公式(1)中的扭矩系数,它包括了扭矩与载荷之间关系的一切影响因素,即包括摩擦、扭转、弯曲、螺纹的塑性变形和其它影响因素。故实际的扭矩系数值是有一定分散度的。这其中摩擦因素在整个拧紧过程中的影响最为明显。而一般标准螺栓的装配拧紧扭矩,其数据一般都是在假定摩擦因素不变的条件下给定的,这也就是说,其装配拧紧扭矩并没有充分考虑不可避免的摩擦因素对装配扭矩及螺栓轴向预紧力的影响。
从图10中可看出,对于施加在螺栓上的装配拧紧扭矩,用于螺栓伸长的扭矩只占13%,而将近87%的扭矩都消耗在螺纹副及螺栓头下的摩擦上。当由于其它各种条件的影响而使摩擦系数减小时,分配于摩擦消耗上的扭矩将减少,相应的使分配于螺栓伸长的扭矩增大,使螺栓上承受的轴向预紧力增大。这样,即使施加相同的装配拧紧扭矩,螺栓上承受的轴向预紧力也是不一样的。摩擦系数在0.2以下附近时,随着摩擦系数的减小,预紧力迅速地增大,甚至是成倍地增大。而通常螺栓零件的摩擦系数取值接近于0.2。影响摩擦系数的因素包括螺栓的润滑条件、螺栓的表面处理状态、螺纹副的螺纹配合精度等。
从实际试验情况来看,图11即使是一批螺栓,其摩擦系数散差也非常大,甚至会成倍地增大或减小。所以,在不可避免的摩擦系数散差影响下,即使施加相同的装配拧紧扭矩,螺栓实际所承受的预紧力相差很大。当摩擦系数减小,致使预紧力急剧增大而超过零件材料的屈服极限时,零件便会发生永久塑性伸长变形,以致断裂。图11 在给定装配扭矩下,不同摩擦系数对应的预紧力.
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