对于紧固连接的设计者,该做什么和不该做什么?

发布日期:2019-10-05

在撰写本专栏六年之后,我了解言简意赅的必要性。考虑到这一点,我认为总结过去提出的一些关键点将很有用。

    我已经囊括了出现在每个专栏文章中的问题,因此如果需要,您可以更详细地研究该主题。与往常一样,请随时与我联系,以提出您的问题,评论或意见。


工程师应努力该做的是:

  • 优化螺栓连接设计,从而无需使用辅助锁紧方法,例如化合物或锁紧垫圈。必要时,将锁定方法与接头特性相匹配。(2007年9月)

  • 进行扭矩审核时,保持一致的测量技术。沿紧固方向将紧固件旋转一个小角度,最好在扳手和套筒之间没有延伸部分或适配器。为了获得一致的读数,请保持相同的审核员和扳手组合,或使用具有审核功能的专用扳手。可接受的审核扭矩应在逐个螺栓连接(joint by joint)的基础上建立,因为自然松弛和由于静摩擦而导致的扭矩尖峰的存在不是恒定的或不可预测的。(2008年9月)

  • 了解安装扭矩和螺栓张力之间的难以预测的影响因素。对于给定的螺栓连接,这可以让我们判断是否使用历史记录、测试表、参考扭矩表来确定紧固工艺是合适的。(2009年1月)

  • 考虑使用角度控制作为拧紧策略的潜力。将螺纹紧固件拧紧到一定角度而不是扭矩值,可以消除摩擦力变化,该摩擦力变化极大地影响了预紧力(夹紧力)的不确定性。但是,决定何时开始测量旋转角度并实际进行精确测量,对于某些连接和工具来说是一个挑战。作为一个经验法则,当摩擦系数的稳定性大于刚度的稳定性时,用扭矩法;当摩擦系数的稳定性小于刚度的稳定性时,用角度法。 连接的刚度变化是由于零件在紧固过程中弯曲或屈服而引起的。(2010年1月)

  • 确保产品中的每个螺栓连接是确实需要的。最可靠的连接是被淘汰的连接。理论上,相对运动和根本上不同的材料要求是需要存在螺栓连接的唯一原因,尽管修理或更换通常也是个设计理由。(2011年1月)


工程师应避免:

  • 专注于紧固件是造成连接问题的根本原因。在大多数情况下,应归咎于螺栓连接的设计或组装过程。(2007年6月)

  • 根据参考表建立安装扭矩,因为依据固有的摩擦系数和螺栓连接的几何形状的假设,可能与实际情况相去甚远。如果当前的螺栓连接和以被验证和使用的连接之间存在真正等效性,则可以从成功的过去经验中继承扭矩值。但是需要强调的是,最终,这种方法往往是有局限性的和危险的。(2008年1月)

  • 仅在危机敲门时解决问题。没有诉讼经验的中小型制造商通常没有做好对产品被索赔的准备。在最具潜在破坏力的情形中,在产品设计和装配决策的过程中,无法演示其过程是完整的、有组织的和可量化的,是最为可怕的一种情况。想象一下,当律师向您和您的同事询问您为验证某人声称造成损坏或伤害产品的完整性时,您无法说明白的尴尬。在大多数工程产品类别中,与构件内部结构相比,在构件界面处更容易发生失效,因此对于螺栓连接应尤其检查此点。(2008年5月)

  • 设计和装配是螺栓连接出问题的最常见原因。设计示例包括:没有证明达到了预期的夹紧载荷(预紧力);没有考虑螺母和螺栓头下存在高应力的情况;没有考虑紧固薄零件时的松弛现象。常见的生产监督不包括测试以确定(或确认)有效的紧固策略,以及不制定用于过程控制的计划或设备。(2009年5月)

  • 高估了分析方法对于预测螺栓连接行为的准确性。尽管它们是简单的建模系统,但螺栓连接受其组件不一致性或其它影响因素的差异性的严重影响,如果不进行物理测试,这些变化是无法量化的。(2010年5月)

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