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兹懋(Zmart)是德国Kistler Remscheid (原Schatz)、德国AFS先进连接技术研究所驻中国全权代表机构,由兹韦克中国出资设立,具有德资企业背景,总部设立于上海,与华测检测在上海设有紧固连接技术共建实验室。

智慧紧固

致力于引进先进的紧固装配设计、测试验证技术,助力中国智能设计、 制造。 专业提供紧固连接全寿命周期的软、硬件产品及服务。

智慧光学

兹懋智能光学尺寸测量扎根于为紧固件、带钢、螺纹钢、圆钢提供整体解决方案,螺纹钢作为工业基础,民生基调,全自动智能光学钢筋检测系统突破传统检测,为高精尖智能制造夯实基础​。

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摩擦系数试验机

螺栓和螺母在安装过程中的质量特性对于螺栓连接的质量具有直接影响。功能测试是用于组装过程的最重要的分析方法。它确定紧固零件的机械特性和功能,从而保证其质量。同时确定摩擦系数、预紧力和扭矩。并在这个过程中遵守国际标准,以及尽可能真实地模拟使用条件。

模拟装配试验系统

在装配试验中要求所得到的试验结果必须没有任何"伪证据”-特别的是:如果所需试验部件上的紧固件,其位置就是实际安装条件,这种试验具有想当的挑战性。

横向振动试验台

横向振动测试试验台配有可调节振幅的驱动装置,用于横向载荷的力值传感器,高精度位移传感器以及可根据螺栓尺寸更换的测量夹紧力和螺纹摩擦力的传感器。 振动试验时将试验产品按照实际施工工艺安装到试验台上,通过Kistler软件设定试验条件,如试验频率、振幅。试验系统将实时监测并记录您所关心的夹紧力的衰减、横向推力大小、螺纹扭矩等数据。 横向振动测试过程中的振幅和频率等信息由测量和控制单元来控制。

螺纹装配工具测试系统

为了在现代化的工业生产过程中实现可靠的螺栓连接,可靠的拧紧枪是至关重要的。不仅必须在组装前对拧紧枪进行标定和认证,而且在组装过程中也必须反复检测。目的是保证连续高性能,以便实现最佳的组装效果和满足既定的标准。

超声轴力测试分析系统

不同于普通超声设备,Kistler 超声波轴力分析测试系统 可以对拧紧全过程进行数字采集 对螺栓进行短期或长期轴力监控 配合Kistler拧紧设备使用德国专业紧固件分析测试软件TestXpert ®进行和过程分析

智慧紧固扳手

无论是软连接拧紧点,还是硬连接拧紧点,我们在完成拧紧过程后,扭矩都是出现不同程度的衰减,如何找到残余扭矩&如何找到残余轴力成为了每个拧紧工艺工程师迫切希望解决的问题。 检测残余扭矩值需要有好的工具,才能保证检测结果的可靠性和重复性。 KISTLER的新一代智能扳手 Inspector具备完善的残余扭矩测试功能 内置了多种不同的测试方式可以根据客户需求自定义检测模式。

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Imess

Imess 是一家独立的激光和光学相机检测设备的制造商,自1998年以来Imess团队解决了光学质量保证方面的苛刻的检测任务,并开发了创新的检测技术,以支持您的生产线实现高效高产和高质量质量的水平。

全自动螺栓尺寸测量仪

源自德国,为不同行业紧固件外形尺寸测量而开发的全自动光学螺栓尺寸测量仪。此设备的能够自动测量螺钉,螺栓等回转体样件的几何形状。无论放置于现场或是实验室,该设备都能大幅集成常规测量手段,提高测量效率。测量大数据的便捷管理模式将成为紧固件企业质量飞跃的可靠选择。

全自动钢筋形貌尺寸测量仪

兹懋智能光学尺寸测量扎根于为紧固件、带钢、螺纹钢、圆钢提供整体解决方案,螺纹钢作为工业基础,民生基调,全自动智能光学钢筋检测系统突破传统检测,为高精尖智能制造夯实基础. 突破传统的手工离线测量,多种量具切换,且数据得不到有效保存和追溯等测量过程的痛点,打造全新智能光学检测的新场景。 全自动智能光学钢筋尺寸检测系统(RM)能够通过内置丰富钢筋检测标准对各类型的带肋钢筋的横肋纵肋,宽度,高度等尺寸在多场景下进行精密且快速的测量,开发的数据接口可以使测试数据进行多方式的共享和导出
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技术聚焦 l 锁紧螺母摩擦系数真相分析


分类: 课程介绍

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发布时间:2020-07-09 13:53

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锁紧螺母又称自锁螺母,目前主要有全金属锁紧螺母(图1),非金属嵌件锁紧螺母(图2),还有一种金属夹片的锁紧螺母(图3)等。全金属锁紧螺母有分为端面压3点的对螺纹的螺距产生一定的影响,形成锁紧特性;还有一种是对边压扁,使端部螺纹由圆形变为椭圆形形成锁紧特性。
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图1 全金属锁紧螺母

图2 尼龙嵌件锁紧螺母

图3 夹紧垫片锁紧螺母

锁紧螺母摩擦系数测试时候按照GB/T 3098.9标准进行,具体参见该标准。锁紧螺母测试可以用紧固件生产商比较常用的兹懋(原Schatz)摩擦系数试验机。

图4 兹懋螺纹摩擦系数试验机

本次试验结果以尼龙嵌件锁紧螺母为例,试验中仅仅进行螺母的拧紧来说明相关的问题。锁紧螺母的扭矩-转角、轴力-转角曲线如图5,从图5中测试结果可以看出锁紧螺母有一定的旋入扭矩,也就是从螺栓拧入到螺母,螺栓达到螺母的锁紧部分,就会产生一定的旋入扭矩或锁紧扭矩;等螺栓完全伸出螺母后,旋入扭矩会达到平稳阶段,在该阶段扭矩不会继续上升;螺母与被连接件完全贴合后扭矩会出现正比例上升。

在旋入扭矩阶段,螺栓的轴力基本为零,基本呈水平直线形态,也就是说即使显示出一定的拧紧扭矩了,但是,此时螺栓的轴力是基本为零的。

图5 锁紧螺母扭矩-转角、轴力-转角拧紧曲线

锁紧螺母的螺纹摩擦系数-转角、总摩擦系数-转角曲线如图6,从螺纹摩擦系数曲线可以看,摩擦系数是随着拧紧的角度变化而变化的,在螺母完全贴合被连接件以后,螺纹摩擦系数和总摩擦系数是随着轴力增加(或旋转角度的增加)而降低,这也就是说明了锁紧螺母拧紧扭矩如果比较低时,拧紧扭矩的设定或计算就不能按照正常扭矩轴力来进行计算,需要按照实际的摩擦系数来计算,或者需要考虑一定的旋入扭矩才能够更加符合实际情况。

锁紧螺母支撑面摩擦系数相对来说变化不大,在螺母贴合被连接件以后,螺母的支撑面摩擦系数与正常非锁紧螺母的摩擦系数曲线基本一致,随着预紧力的(螺栓轴力)的增加支撑面摩擦系数基本不会产生很大的变化。如图7。

例如,在减振器活塞杆与mount安装螺母,如图8.,由于活塞杆为了减重等因素,活塞杆的外径不会设计的很大,往往有效接触面只有3mm左右,甚至某些设计会更小,因此,在满足要求的前提下,安装螺母拧紧扭矩不能制定太高,否则会容易使mount产生压溃或永久塑性变形,造成拧紧扭矩的衰减。

如果锁紧螺母正常拧紧的时候,在锁紧螺母按照要求的摩擦系数进行开发时,就按照正常拧紧扭矩拧紧即可,不需要再考虑旋入扭矩的问题了。因此,在锁紧螺母开发时候,摩擦系数的测试也是按照75%的保证载荷时进行的,也就是说在正常拧紧扭矩拧紧时摩擦系数是满足开发时要求的摩擦系数的。

 

图6 螺纹摩擦系数-转角、总摩擦系数-转角曲线

图7 支撑面摩擦系数

图8 减振器安装螺母示意图

总结

锁紧螺母的摩擦系数特性总结如下:

1、螺纹摩擦系数和总摩擦系数会随着轴力的升高而降低。

2、支撑面摩擦系数基本保持不变。

3、螺纹摩擦系数和总摩擦系数达到50%保证载荷的轴力以后变化不大,可以按照最终的摩擦系数来设定或计算。

4、如果锁紧螺母的拧紧扭矩比正常配对的相应等级的螺栓的拧紧扭矩低很大,拧紧后产生的夹紧力就需要考虑一定的旋入扭矩,或者反推计算预紧力时就应适当提高摩擦系数范围。如果按照正常拧紧扭矩值拧紧,则就不需要特殊考虑,按照正常拧紧扭矩或预紧力计算即可。这也就是VDI 2230标准中所说的,在预紧力足够大的时候,旋入扭矩就可以不用再加入到最终拧紧扭矩中。这一点Screw-Designer professional螺栓专业分析软件也会有所体现。

5、从这个意义上来说,由于尼龙嵌件锁紧螺母的旋入扭矩标准要求仅为全金属锁紧螺母的旋入扭矩最大标准要求值得50%,所以,设计上推荐优选尼龙嵌件锁紧螺母。


扩展阅读:摩擦系数分析 │ ANALYSE螺栓测试及分析系统

 

 

 

 

关于兹懋 (原兹韦克中国的紧固技术业务单元)

      作为德国领先紧固技术在中国的代言人,旨在通过引进最先进的紧固技术助推中国先进制造业的发展。兹懋是来自德国的Kistler Remscheid (原Schatz)、ECM Datensysteme、AFS先进连接技术研究所驻中国的全权代表机构。提供源自德国的螺纹紧固连接检测、校准、分析的仪器设备,以及紧固连接全寿命周期的解决方案,并定期举办专业的紧固培训研讨会,深受业内好评。