螺栓摩擦系数的影响因素
发布时间：2024-04-06 点击：137
一、前言:
不同的工艺条件对螺栓当量摩擦系数的影响,为准确控制螺栓预紧力及采用合适的联结结构提供依据。
螺栓连接的预紧力对接头的可靠性和疲劳寿命有很大的影响,预紧力越大,联结可靠性越好、联结寿命也越长。但是,较大的预紧力可能破坏联结夹层的破坏,所以,控制螺栓的预紧力是很有必要的。但是,在实际安装中,直接控制预紧力是非常困难的,而是通过控制拧紧扭矩的方式间接控制扭矩的。
所以,了解拧紧扭矩和预紧力之间的关系是非常重要的,这也是控制预紧力的关键。
二、理论依据:
螺栓拧紧力矩与预紧力力的关系表达式:
式中:
m:拧紧力矩
p:预紧力
r:螺母承力面的外半径
r:螺母承力面的内半径
γ:螺纹升角
ρ:螺旋副当量摩擦角
fc:螺母与磨擦面间的摩擦系数
t:螺距
β:螺纹半角
f’:螺纹副摩擦系数
f:当量摩擦系数
对摩擦系数影响的因素有:
1. 1. 润滑条件;
2. 2. 支撑面材料;
3. 3. 表面处理;
4. 4. 螺栓规格;
5. 5. 螺栓材料;
试验数据:(采用hy-1000n.m型多功能螺栓紧固分析系统进行测量。)
表一
螺栓规格 表面处理 润滑剂 支撑面材料 f
m5 镀锌钝化 201 30crmnsia 0.101
m5 镀锌钝化 mos2 30crmnsia 0.094
m6 氧化 201 20 0.182
m6 镀锌钝化 201 30crmnsia 0.116
m6 镀锌钝化 mos2 30crmnsia 0.095
m6 镀镉钝化 201 30crmnsia 0.111
m6 镀镉钝化 mos2 30crmnsia 0.089
m8 镀镉钝化 201 30crmnsia 0.096
m8 镀镉钝化 mos2 30crmnsia 0.085
表二
螺栓规格 表面处理 润滑剂 支撑面材料 f
m6 氧化 201 20 0.182
m6 氧化 mos2 20 0.157
m6 氧化 mos2 30crmnsia 0.114
m6 镀锌钝化 201 20 0.135
m6 镀锌钝化 mos2 30crmnsia 0.095
m6 镀镉钝化 201 30crmnsia 0.11
m6 镀镉钝化 mos2 20 0.092
m8 氧化 201 20 0.179
m8 氧化 mos2 20 0.156
m8 氧化 mos2 30crmnsia 0.107
m8 镀锌钝化 201 20 0.126
m8 镀锌钝化 mos2 20 0.084
m8 镀锌钝化 mos2 30crmnsia 0.082
m8 镀镉钝化 201 20 0.118
m8 镀镉钝化 201 30crmnsia 0.099
m8 镀镉钝化 mos2 20 0.082
m8 镀镉钝化 mos2 30crmnsia 0.081
表三
螺栓规格 螺栓材料 表面处理 f
m6 38cra 镀镉钝化 0.087
m6 gh2132 螺母镀锌 0.087
m8 gh2132 螺母镀铜 0.11
m8 gh2132 螺母镀银 0.109
m8 40crnimoa 镀镉钝化 0.085
表四
螺栓规格 表面处理 润滑剂 螺栓材料 支撑面材料 f
m6 镀锌钝化 mos2 25 30crmnsia 0.095
m6 镀锌钝化 mos2 30crmnsia 30crmnsia 0.095
m6 氧化 201 25 20 0.182
m6 氧化 201 30crmnsia 20 0.182
m8 镀镉钝化 mos2 25 30crmnsia 0.099
m8 镀镉钝化 mos2 30crmnsia 30crmnsia 0.096
m8 镀镉钝化 201 30crmnsia 30crmnsia 0.085
m8 镀镉钝化 201 40crmnsia 30crmnsia 0.085
表五
螺栓规格 表面处理 润滑剂 螺栓材料 支撑面材料 f
m6 镀锌钝化 201 30crmnsia ly12-cz 0.153
m6 镀锌钝化 201 30crmnsia 30crmnsia 0.116
m8 氧化 mos2 25 20 0.154
m8 氧化 mos2 25 30crmnsia 0.106
m8 镀锌钝化 201 25 ly12-cz 0.144
m8 镀锌钝化 201 25 20 0.127
三、试验结果对摩擦系数的影响分析:
1.从表中可以看出,高强度螺栓对材料对摩擦系数的影响比较小;因为强度接近,其表面硬度也是比较接近的,所以,对于高强度螺栓来说,材料对当量摩擦系数的影响比较小;
2.螺栓规格不同,其摩擦系数是完全不同的,所以,不同的规格,其摩擦系数是完全不同的;
3.表面处理不同,摩擦系数是完全不同的,所以,同样的螺栓规格,不同的表面处理,其摩擦系数也是完全不同的;
4.支撑面材料不同,其摩擦系数是不同的,表面硬度越高,其摩擦系数越小,
5.润滑剂不同,其对摩擦系数的影响是完全不同的;
四、结论:
1.不同的螺栓、不同的支撑材料组合联结在一起,其摩擦系数是不同的;
2.支撑面材料、表面处理情况、表面硬度、表面粗糙度、表面润滑条件对摩擦系数影响是很大的;
3.通过拧紧扭矩间接控制预紧力,必须根据具体条件选择相应的摩擦系数。
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不同的工艺条件对螺栓当量摩擦系数的影响,为准确控制螺栓预紧力及采用合适的联结结构提供依据。
螺栓连接的预紧力对接头的可靠性和疲劳寿命有很大的影响,预紧力越大,联结可靠性越好、联结寿命也越长。但是,较大的预紧力可能破坏联结夹层的破坏,所以,控制螺栓的预紧力是很有必要的。但是,在实际安装中,直接控制预紧力是非常困难的,而是通过控制拧紧扭矩的方式间接控制扭矩的。
所以,了解拧紧扭矩和预紧力之间的关系是非常重要的,这也是控制预紧力的关键。
二、理论依据:
螺栓拧紧力矩与预紧力力的关系表达式:
式中:
m:拧紧力矩
p:预紧力
r:螺母承力面的外半径
r:螺母承力面的内半径
γ:螺纹升角
ρ:螺旋副当量摩擦角
fc:螺母与磨擦面间的摩擦系数
t:螺距
β:螺纹半角
f’:螺纹副摩擦系数
f:当量摩擦系数
对摩擦系数影响的因素有:
1. 1. 润滑条件;
2. 2. 支撑面材料;
3. 3. 表面处理;
4. 4. 螺栓规格;
5. 5. 螺栓材料;
试验数据:(采用hy-1000n.m型多功能螺栓紧固分析系统进行测量。)
表一
螺栓规格 表面处理 润滑剂 支撑面材料 f
m5 镀锌钝化 201 30crmnsia 0.101
m5 镀锌钝化 mos2 30crmnsia 0.094
m6 氧化 201 20 0.182
m6 镀锌钝化 201 30crmnsia 0.116
m6 镀锌钝化 mos2 30crmnsia 0.095
m6 镀镉钝化 201 30crmnsia 0.111
m6 镀镉钝化 mos2 30crmnsia 0.089
m8 镀镉钝化 201 30crmnsia 0.096
m8 镀镉钝化 mos2 30crmnsia 0.085
表二
螺栓规格 表面处理 润滑剂 支撑面材料 f
m6 氧化 201 20 0.182
m6 氧化 mos2 20 0.157
m6 氧化 mos2 30crmnsia 0.114
m6 镀锌钝化 201 20 0.135
m6 镀锌钝化 mos2 30crmnsia 0.095
m6 镀镉钝化 201 30crmnsia 0.11
m6 镀镉钝化 mos2 20 0.092
m8 氧化 201 20 0.179
m8 氧化 mos2 20 0.156
m8 氧化 mos2 30crmnsia 0.107
m8 镀锌钝化 201 20 0.126
m8 镀锌钝化 mos2 20 0.084
m8 镀锌钝化 mos2 30crmnsia 0.082
m8 镀镉钝化 201 20 0.118
m8 镀镉钝化 201 30crmnsia 0.099
m8 镀镉钝化 mos2 20 0.082
m8 镀镉钝化 mos2 30crmnsia 0.081
表三
螺栓规格 螺栓材料 表面处理 f
m6 38cra 镀镉钝化 0.087
m6 gh2132 螺母镀锌 0.087
m8 gh2132 螺母镀铜 0.11
m8 gh2132 螺母镀银 0.109
m8 40crnimoa 镀镉钝化 0.085
表四
螺栓规格 表面处理 润滑剂 螺栓材料 支撑面材料 f
m6 镀锌钝化 mos2 25 30crmnsia 0.095
m6 镀锌钝化 mos2 30crmnsia 30crmnsia 0.095
m6 氧化 201 25 20 0.182
m6 氧化 201 30crmnsia 20 0.182
m8 镀镉钝化 mos2 25 30crmnsia 0.099
m8 镀镉钝化 mos2 30crmnsia 30crmnsia 0.096
m8 镀镉钝化 201 30crmnsia 30crmnsia 0.085
m8 镀镉钝化 201 40crmnsia 30crmnsia 0.085
表五
螺栓规格 表面处理 润滑剂 螺栓材料 支撑面材料 f
m6 镀锌钝化 201 30crmnsia ly12-cz 0.153
m6 镀锌钝化 201 30crmnsia 30crmnsia 0.116
m8 氧化 mos2 25 20 0.154
m8 氧化 mos2 25 30crmnsia 0.106
m8 镀锌钝化 201 25 ly12-cz 0.144
m8 镀锌钝化 201 25 20 0.127
三、试验结果对摩擦系数的影响分析:
1.从表中可以看出,高强度螺栓对材料对摩擦系数的影响比较小;因为强度接近,其表面硬度也是比较接近的,所以,对于高强度螺栓来说,材料对当量摩擦系数的影响比较小;
2.螺栓规格不同,其摩擦系数是完全不同的,所以,不同的规格,其摩擦系数是完全不同的;
3.表面处理不同,摩擦系数是完全不同的,所以,同样的螺栓规格,不同的表面处理,其摩擦系数也是完全不同的;
4.支撑面材料不同,其摩擦系数是不同的,表面硬度越高,其摩擦系数越小,
5.润滑剂不同,其对摩擦系数的影响是完全不同的;
四、结论:
1.不同的螺栓、不同的支撑材料组合联结在一起,其摩擦系数是不同的;
2.支撑面材料、表面处理情况、表面硬度、表面粗糙度、表面润滑条件对摩擦系数影响是很大的;
3.通过拧紧扭矩间接控制预紧力,必须根据具体条件选择相应的摩擦系数。
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