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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。

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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。

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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。

ECM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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连载三 │ 拧紧策略对航空发动机单螺栓连接预紧力的影响


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发布时间:2023-05-15 16:15

分布拧紧

在实际航空发动机装配时,有时会使用分步拧紧的拧紧策略进行拧紧,根据经验,采用分步拧紧有利于减少连接件的松弛现象。即分两步或者三步拧紧到工艺要求的拧紧扭矩,例如第一步先拧紧到目标扭矩的50%,第二步拧紧到目标扭矩。本实验中采用的分步拧紧实验分组情况见表4。

 

同样为减少随机误差的影响,在进行分步拧紧时每种分步工艺均重复拧紧5次,每次拧紧结束后对螺栓预紧力进行检测与记录,具体实验工艺条件见表5。

 

根据实验数据,绘制得到不同分步拧紧条件下螺栓预紧力的波动情况如图6所示。从图中明显可以看出,单步拧紧时,预紧力不一致性最大。通过计算得到三种拧紧方式下螺栓预紧力的标准差,单步拧紧为1 374 N,两步拧紧为975 N,三步拧紧为885 N,由此分析可知,分步拧紧有利于提高螺栓组预紧力一致性,两步拧紧与三步拧紧预紧力一致性非常接近,三步拧紧略微优于两步拧紧,而单步拧紧得到的螺栓预紧力分散度最大。

理论上分步多次拧紧会导致结合面表面粗糙度改变和摩擦系数降低,进而使扭矩系数降低、稳定性提高,预紧力一致性提高。但实际生产中,过多的拧紧步数会降低生产效率,增加“错拧”、“漏拧”等风险,因此需要对多方面因素进行综合权衡后确定合理的拧紧步数。

 

拧紧速度

螺栓拧紧过程中,接触表面会产生相对滑动,必然会引起接触表面产生摩擦,导致接触面磨损,改变接触面的温度,不同的拧紧速度对摩擦系数的影响不同[16]。手工拧紧时,拧紧速度偏慢且随机性较大,而如果使用自动化的拧紧工具,拧紧速度的设定对于拧紧质量和拧紧效率就显得非常关键。

针对单螺栓连接结构,分别设定20 r/min、40 r/min、60r/min、80 r/min 四种不同的拧紧速度,每种拧紧速度条件下按照一定的拧紧力矩梯度重复多次拧紧,每次拧紧后,对拧紧扭矩和预紧力进行检测与记录,并计算拧紧扭矩系数K 。具体实验工艺条件见表6。

 


根据实验数据,得到不同拧紧速度条件下的扭矩预紧力曲线如图7 所示。从图中分析可知,拧紧速度对预紧力的生成有一定影响,随着拧紧速度增大,曲线斜率明显增大,即表示随着拧紧速度增加,对于同样大小的预紧力,需要的拧紧扭矩越小。图8 和图9 所示为不同拧紧速度条件下重复拧紧时扭矩系数的变化规律。

分析可知,随着拧紧速度的增加,扭矩系数会减小,并且扭矩系数的波动也会有一定程度的减小,即较大的拧紧的速度有利于降低扭矩系数,增加扭矩系数稳定性,间接增加预紧力的稳定性。根据上述实验与分析可知,拧紧速度越高,拧紧扭矩系数K 值越小,越有利于拧紧扭矩向预紧力的转换;拧紧速度越高,拧紧扭矩系数K值越趋于平稳,即预紧力离散程度越趋于稳定。

产生这种现象的可能原因是拧紧速度对结合表面摩擦系数的影响,即拧紧速度越高,表面磨损越快,表面温升越大,接触面表面更加平整,进而使扭矩系数数值减小且稳定性提高。但需要注意的是,在实际工程中,拧紧速度并不是越大越好,而要综合考虑技术条件、工人操作难度、工艺稳定性、生产效率等因素,进而设定科学合理的拧紧转速。
 



点评

 

懋博士:

分步拧紧和速度对预紧力的影响跟常规的已知经验非常一致。

由于存在拧紧工具转动惯量的影响,同样拧紧扭矩设定情况下,速度越大,预紧力越大

分步拧紧有利于提高螺栓组预紧力一致性,两步拧紧与三步拧紧预紧力一致性非常接近,三步拧紧略微优于两步拧紧,而单步拧紧得到的螺栓预紧力分散度最大。

理论上分步多次拧紧会导致结合面表面粗糙度改变和摩擦系数降低,进而使扭矩系数降低、稳定性提高,预紧力一致性提高。但实际生产中,过多的拧紧步数会降低生产效率,增加“错拧”、“漏拧”等风险,因此需要对多方面因素进行综合权衡后确定合理的拧紧步数。

随着拧紧速度的增加,扭矩系数会减小,并且扭矩系数的波动也会有一定程度的减小,即较大的拧紧的速度有利于降低扭矩系数,增加扭矩系数稳定性,间接增加预紧力的稳定性。

但是,拧紧速度也不是越大越好,拧紧速度越大螺栓拧断的风险也会越大。一般在最终的拧紧时候,都是采用较低的拧紧转速,来降低扭矩的衰减。因为拧紧转速非常高时候,在拧紧过程中来不及衰减,就是在拧紧后造成较大的扭矩衰减。

一般螺栓拧紧时候要考虑两步拧紧,第一步高转速拧紧,提高装配效率,第二步低转速拧紧降低拧紧后的扭矩衰减。

 

Kistler摩擦系数测试系统(拧紧扭矩最大1000Nm)