汽车制动管路螺纹紧固件的扭矩试验

螺纹紧固件扭矩测试设备是一种确定管路连接件关键特性的工具,可以获得制动管连接件的关键信息。
文章介绍了一种应用汽车管路联接扭矩测试仪分析拧紧力矩、轴向预紧力和转角之间关系的试验方法,通过试验分析和结果验证表明,该测试仪对管路连接拧紧状态的测试结果,确定新的管路连接接头和表面涂层的可靠性,该试验方法提供了保证管路连接有效性的判断依据。
1. 基本原理
汽车管路尤其是制动管路的连接通常采用螺纹紧固件联接的方式。要保证螺纹联接的可靠性,在装配过程中,施加在螺纹紧固件上的拧紧力矩作用于管路扩口密封面上,产生一定的轴向预紧力,使被连接件紧紧的连接在一起,从而保证密封面的密封可靠。
拧紧力矩和轴向预紧力之间的关系可用公式 tf=kffd 表示,
式中:tf---拧紧力矩,n·m
k--扭矩系数;
ff--轴向预紧力,n;
d--螺纹公称直径,m 。
实际管路连接的拧紧过程中,管路本身并不旋转。因此,连接部位在拧紧力矩作用下的受力情况可以用图 1表示。
图1 管路连接拧紧过程受力状态示意图
由图1可知,通过测量使用扭矩扳手拧紧接头在密封面处产生的载荷(轴向预紧力),把载荷、扭矩和扳手转角的对应值绘成连续的曲线就能够显示某一特定接头的连接性能。
2. 试验方法
2.1 实验设备
1)可调整的扭矩和转角测试部件,包括检测轴向载荷的力值传感器、连接扭矩扳手的角度传感器、检测拧紧力矩和管路连接支撑扭矩的传感器;
2)管路系统连接固定和管路扭矩测试装置;
3)数据接收单元;
4)专门的测试软件用于获取试验数据;
5)扭矩扳手和扳手头;
6)扭矩测试装置框架;
7)专门的电子表格用于存储数据分析所需的原始数据和曲线。
2.2 实验过程
根据连接件的尺寸规格,使用扭矩扳手平稳匀速地施加拧紧力矩致规定值。
在拧紧过程中,传感器实时记录使用扭矩扳手拧紧时轴向载荷、扭矩和扳手转角数据,通过计算机软件即可将各对应值绘成连续的曲线,并以此显示某一特定接头的连接性能。测试系统组成部分示意图,如图2所示。
图2 测试系统组成部分示意图
3. 结果分析及应用
图3显示了某制动管路连接件实测结果的拧紧力矩--轴向力--转角--松开力矩对应关系图表。
从图3中可以看到,对应 14 n·m的拧紧力矩管路连接密封处产生的轴向预紧力为 5.25 kn (曲线a),扭矩扳手最大转角为 114°(曲线b),最大拧紧力矩为 19 n·m 时螺纹连接的松开力矩为 10.5 n·m(曲线c)。
图3 拧紧力矩 轴向力 转角 松开力矩对应关系图
通过对同样规格的管路连接件,采用不同材质或表面处理方式时对应拧紧力矩--轴向载荷(预紧力)的对比分析,就能够比较清楚直观地反映出不同材料和表面连接状态下的连接可靠性。
例如,某汽车零部件供应商希望通过不同表面涂层颜色来快速区分不同的连接件,因此为确保这些连接件不会因表面涂层颜色的不同导致连接性能的差异,可采用汇总批量扭矩试验结果的拧紧力矩--轴向载荷关系图,对此问题进行直观的对比分析,如图4所示。
图4 拧紧力矩 轴向力试验结果分析图
4. 结 论
通过试验分析和结果验证表明,运用汽车管路扭矩测试仪对管路连接拧紧状态的测试结果,确定新的管路连接接头和表面涂层的可靠性,这一应用对设计优化管路连接具有重要指导意义。
经过优化的汽车管路螺纹联接设计,既可以保证连接密封所需的足够的载荷又不致因载荷过大导致扩口和连接件损坏,同时连接面还能够保持一定的摩擦力以防实际使用中松脱导致泄露产生。
这一试验方法提供了保证管路连接有效性地判断依据,在实际应用中增强了客户对管路连接产品的信心,取得了理想的效果。


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