一种螺栓的紧固方法
阅读：606发布：2020-05-12
专利汇可以提供一种螺栓的紧固方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种 螺栓 的紧固方法，包括根据管线等级图检查螺栓直径和长度的正确性，计算螺栓的伸长量，计算螺栓的受 力 和计算螺栓的施工 扭矩 ，对螺栓进行拧紧处理，拧紧包括初级拧紧，拧紧完成后，对螺栓进行轻微的松动半圈，额外施加一个预紧力，松半圈的预紧力被消除，对拧紧后的螺栓进行检查；本发明通过先对螺栓的伸长量、螺栓的受力和螺栓的施工扭矩等参数进行计算，根据所得到的参数来选择螺栓拧紧的控制方法，使螺栓的拧紧力矩处于最优状态，能够保证螺栓连接的刚性和紧密性，同时螺栓的防松能力较强，螺栓的使用寿命较长。，下面是一种螺栓的紧固方法专利的具体信息内容。
1.一种螺栓的紧固方法，其特征在于，包括：
根据管线等级图检查螺栓直径和长度的正确性，计算螺栓的伸长量L，计算公式如下：
L＝(K×σ)÷E
式中，K取0.72，E为弹性模量，σ根据螺栓等级查表可知；
对螺栓的受力F进行计算，计算公式如下：
式中，d＝D-H，D为螺栓外径，H＝1.3×T，T为螺距；
对螺栓的施工扭矩Tc进行计算，计算公式如下：
Tc＝K×Pc×d
式中，K为螺栓连接副的扭矩系数平均值，Pc为螺栓施工预压力，d为螺栓螺杆的直径；
对螺栓进行拧紧处理，拧紧包括初级拧紧，拧紧完成后，对螺栓进行轻微的松动半圈，额外施加一个预紧力，松半圈的预紧力被消除；
对拧紧后的螺栓进行检查，检查方法为：在螺杆端面和螺母上画一条直线，松动螺母约
60°，再通过扭矩扳手重新拧紧，使两线重合，测量此时的扭矩Td，Td的计算公式如下：
Td＝K×P×d
式中，K为常数，P为螺栓拉力预设值，d为螺杆直径。
2.根据权利要求1所述的一种螺栓的紧固方法，其特征在于：螺栓拧紧的控制方法有扭矩控制法、扭矩-转角控制法和屈点控制法。
3.根据权利要求2所述的一种螺栓的紧固方法，其特征在于：根据螺栓的参数，选择上述三种控制法中的一种对螺栓进行拧紧。
一种螺栓的紧固方法
技术领域
[0001] 本发明涉及螺栓紧固技术领域，具体为一种螺栓的紧固方法。
背景技术
[0002] 螺栓是一种机械零件，配用螺母的圆柱形带螺纹的紧固件。由头部和螺 杆(带有外螺纹的圆柱体)两部分组成的一类紧固件，需与螺母配合，用于 紧固连接两个带有通孔的零件。这种连接形式称螺栓连接。如把螺母从螺栓 上旋下，又可以使这两个零件分开，故螺栓连接是属于可拆卸连接。
[0003] 螺栓连接是设备安装中应用最为广泛的可拆式连接之一，为了增强螺栓 螺纹连接的刚性、紧密性、防松能力和防止受横向载荷螺栓连接的滑动，多 数螺纹连接在装配时都需要预紧，而预紧力的施加是通过一定的拧紧力矩来 实现的，合适的拧紧力矩对螺栓连接和被连接件的寿命都是有益的，拧紧力 矩过大往往会导致连接失效，特别是在密封连接的情况下，可能会造成螺栓 断裂，而拧紧力矩过小会导致受压后的垫片表面的残余应力达不到工作密封 比压，从而导致连接系统泄漏，因此如何对螺栓进行拧紧是实际生产中必须 重视的问题。
[0004] 基于此，本发明设计了一种螺栓的紧固方法，以解决上述提到的问题。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供一种螺栓的紧固方法，以解决上述背景技术中提 出的问题。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种螺栓的紧固方法，包 括：
[0007] 根据管线等级图检查螺栓直径和长度的正确性，计算螺栓的伸长量L，计 算公式如下：
[0008] L＝(K×σ)÷E
[0009] 式中，K取0.72，E为弹性模量，σ根据螺栓等级查表可知；
[0010] 对螺栓的受力F进行计算，计算公式如下：
[0011]
[0012] 式中，d＝D-H，D为螺栓外径，H＝1.3×T，T为螺距；
[0013] 对螺栓的施工扭矩Tc进行计算，计算公式如下：
[0014] Tc＝K×Pc×d
[0015] 式中，K为螺栓连接副的扭矩系数平均值，Pc为螺栓施工预压力，d为 螺栓螺杆的直径；
[0016] 对螺栓进行拧紧处理，拧紧包括初级拧紧，拧紧完成后，对螺栓进行轻 微的松动半圈，额外施加一个预紧力，松半圈的预紧力被消除，螺栓在拧紧 后处于弹性形变中，尤其是在高温和震动载荷的情况下，长期这样持续压力 会产生蠕变，螺栓变成塑性变形后，其强度会大幅下降甚至失效，退回半圈 是让弹性形变恢复一些，同时消除预紧应力，以后螺栓在持续压力的变形还 是在弹性形变之中，产生塑性应变和失效的几率大幅降低，使螺栓能保持持 续高强度的压力；
[0017] 对拧紧后的螺栓进行检查，扭矩检查应在螺栓终拧1小时以后、24小时 之前完成，检查方法为：在螺杆端面和螺母上画一条直线，松动螺母约60°， 再通过扭矩扳手重新拧紧，使两线重合，测量此时的扭矩Td，Td的计算公式 如下：
[0018] Td＝K×P×d
[0019] 式中，K为常数，P为螺栓拉力预设值，d为螺杆直径
[0020] 优选的，螺栓拧紧的控制方法有扭矩控制法、扭矩-转角控制法和屈点控 制法；
[0021] 扭矩控制法是当拧紧扭矩达到某一设定的控制扭矩时，立即停止拧紧的 控制方法，它是基于当螺纹连接时，螺栓轴向预紧力F与拧紧时所施加的拧 紧扭矩T成正比的关系。它们之间的关系可用：T＝K F来表示。其中K为 扭矩系数，其值大小主要由接触面之间、螺纹牙之间的摩擦阻力Fμ来决定， 在实际应用中，K值的大小常用公式计算：K＝0.161p+0.585μd2+0.25μ(De+Di) 其中；p为螺纹的螺距；μ为综合摩擦系数；d2为螺纹的中径；De为支承 面的有效外径；Di为支承面的内径螺栓和工件设计完成后，p、d2、De、Di 均为确定值，而μ值随加工情况的不同而不同；扭矩控制法的优点为控制系 统简单、直接，易于用扭矩传感器或高精度扭矩扳手来检查拧紧的质量，但 缺点为控制精度不高，不能充分利用材料的潜力；
[0022] 扭矩-转角控制法是先把螺栓拧到一个不大的扭矩后，再从此点开始，拧 一个规定的转角的控制方法，它是基于的一定转角，使螺栓产生一定的轴向 伸长及连接件被压缩，其结果产生一定的螺栓轴向预紧力的关系，应用这种 方法拧紧时，设置初始扭矩的目的是在于把螺栓或螺母拧到紧密接触面上， 并克服开始时的一些如表面凸凹不平等不均匀因素，而螺栓轴向预紧力主要 是在后面的转角中获得的，扭矩-转角控制法的优点为螺栓轴向预紧力精度较 高，可以获得较大的轴向预紧力，且数值可集中分布在平均值附近，但缺点 为控制系统较复杂，要测量扭矩和转角两个参数，拧紧效果检查较为麻烦；
[0023] 屈点控制法是把螺栓拧紧到屈服点后，停止拧紧的一种方法，它是利用 材料屈服的现象而发展起来的一种高精度的拧紧方法，这种控制方法，是通 过对拧紧的扭矩/转角曲线斜率的连续计算和判断来确定屈服点的，屈点控制 法的优点为拧紧精度非常高，其精度主要取决于螺栓本身的屈服强度，但缺 点为拧紧过程需要对扭矩和转角曲线的斜率进行动态的、连续的计算和判断， 控制系统的实时性、运算速度等都有较高的要求。
[0024] 根据螺栓的参数，选择上述三种控制法中的一种对螺栓进行拧紧。
[0025] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过先对螺栓的伸长量、 螺栓的受力和螺栓的施工扭矩等参数进行计算，根据所得到的参数来选择螺 栓拧紧的控制方法，使螺栓的拧紧力矩处于最优状态，能够保证螺栓连接的 刚性和紧密性，同时螺栓的防松能力较强，螺栓的使用寿命较长。
具体实施方式
[0026] 下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显 然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施 例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性 劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0027] 本发明提供一种螺栓的紧固方法技术方案：一种螺栓的紧固方法，包括：
[0028] 根据管线等级图检查螺栓直径和长度的正确性，计算螺栓的伸长量L，计 算公式如下：
[0029] L＝(K×σ)÷E
[0030] 式中，K取0.72，E为弹性模量，σ根据螺栓等级查表可知；
[0031] 对螺栓的受力F进行计算，计算公式如下：
[0032]
[0033] 式中，d＝D-H，D为螺栓外径，H＝1.3×T，T为螺距；
[0034] 对螺栓的施工扭矩Tc进行计算，计算公式如下：
[0035] Tc＝K×Pc×d
[0036] 式中，K为螺栓连接副的扭矩系数平均值，Pc为螺栓施工预压力，d为 螺栓螺杆的直径；
[0037] 对螺栓进行拧紧处理，拧紧包括初级拧紧，拧紧完成后，对螺栓进行轻 微的松动半圈，额外施加一个预紧力，松半圈的预紧力被消除，螺栓在拧紧 后处于弹性形变中，尤其是在高温和震动载荷的情况下，长期这样持续压力 会产生蠕变，螺栓变成塑性变形后，其强度会大幅下降甚至失效，退回半圈 是让弹性形变恢复一些，同时消除预紧应力，以后螺栓在持续压力的变形还 是在弹性形变之中，产生塑性应变和失效的几率大幅降低，使螺栓能保持持 续高强度的压力；
[0038] 对拧紧后的螺栓进行检查，扭矩检查应在螺栓终拧1小时以后、24小时 之前完成，检查方法为：在螺杆端面和螺母上画一条直线，松动螺母约60°， 再通过扭矩扳手重新拧紧，使两线重合，测量此时的扭矩Td，Td的计算公式 如下：
[0039] Td＝K×P×d
[0040] 式中，K为常数，P为螺栓拉力预设值，d为螺杆直径
[0041] 优选的，螺栓拧紧的控制方法有扭矩控制法、扭矩-转角控制法和屈点控 制法；
[0042] 扭矩控制法是当拧紧扭矩达到某一设定的控制扭矩时，立即停止拧紧的 控制方法，它是基于当螺纹连接时，螺栓轴向预紧力F与拧紧时所施加的拧 紧扭矩T成正比的关系。它们之间的关系可用：T＝K F来表示。其中K为 扭矩系数，其值大小主要由接触面之间、螺纹牙之间的摩擦阻力Fμ来决定， 在实际应用中，K值的大小常用公式计算：K＝0.161p+0.585μd2+0.25μ(De+Di) 其中；p为螺纹的螺距；μ为综合摩擦系数；d2为螺纹的中径；De为支承 面的有效外径；Di为支承面的内径螺栓和工件设计完成后，p、d2、De、Di 均为确定值，而μ值随加工情况的不同而不同；扭矩控制法的优点为控制系 统简单、直接，易于用扭矩传感器或高精度扭矩扳手来检查拧紧的质量，但 缺点为控制精度不高，不能充分利用材料的潜力；
[0043] 扭矩-转角控制法是先把螺栓拧到一个不大的扭矩后，再从此点开始，拧 一个规定的转角的控制方法，它是基于的一定转角，使螺栓产生一定的轴向 伸长及连接件被压缩，其结果产生一定的螺栓轴向预紧力的关系，应用这种 方法拧紧时，设置初始扭矩的目的是在于把螺栓或螺母拧到紧密接触面上， 并克服开始时的一些如表面凸凹不平等不均匀因素，而螺栓轴向预紧力主要 是在后面的转角中获得的，扭矩-转角控制法的优点为螺栓轴向预紧力精度较 高，可以获得较大的轴向预紧力，且数值可集中分布在平均值附近，但缺点 为控制系统较复杂，要测量扭矩和转角两个参数，拧紧效果检查较为麻烦；
[0044] 屈点控制法是把螺栓拧紧到屈服点后，停止拧紧的一种方法，它是利用 材料屈服的现象而发展起来的一种高精度的拧紧方法，这种控制方法，是通 过对拧紧的扭矩/转角曲线斜率的连续计算和判断来确定屈服点的，屈点控制 法的优点为拧紧精度非常高，其精度主要取决于螺栓本身的屈服强度，但缺 点为拧紧过程需要对扭矩和转角曲线的斜率进行动态的、连续的计算和判断， 控制系统的实时性、运算速度等都有较高的要求。
[0045] 根据螺栓的参数，选择上述三种控制法中的一种对螺栓进行拧紧。
[0046] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的 描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于 本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表 述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料 或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
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