螺距误差下的螺纹副应力分布及其对装配预紧力的影响研究

螺栓连接结构中的螺纹副和端面接触应力分布规律对装配预紧力以及连接可靠性起着关键的作用,螺纹加工过程中所产生的螺距误差使理想条件下的接触应力发生变化,其导致的螺牙啮合顺序变化不仅会影响螺纹副的应力分布还会对端面的应力分布产生影响,使螺栓拧紧过程中的扭矩与预紧力关系也随之发生变化.针对上述现象,以M10螺栓连接为例,建立了考虑螺距误差下的螺牙啮合理论模型,揭示了应力重分布的产生机理;建立了全参数化的螺栓拧紧过程三维有限元模型,分析了不同的螺距误差分布模式对螺纹副应力、端面应力以及螺栓装配预紧力的影响规律,并通过对内外螺距的选配实现了螺纹副应力均匀分布.最后,通过单螺栓拧紧实验建立了螺距误差与螺纹摩擦扭矩、端面摩擦扭矩以及螺栓预紧力的关联关系,验证了仿真模型以及上述理论的准确性.     

风电机组高强度螺栓扭矩拧紧工艺研究

针对风电机组高强度螺栓装配工艺复杂、装配效率较低的问题,运用超声波法测量螺栓预紧力的方法,以2.0MW机组的变桨轴承与轮毂的连接螺栓为研究对象,分析了5种不同扭矩拧紧工艺条件下螺栓的预紧效果,并比较研究了"预紧次数"和"二硫化钼涂抹方式"对高强度螺栓预紧力的影响。研究结果表明:分3次预紧和分2次预紧螺栓时,螺栓的预紧效果基本相同,可将螺栓装配工艺中分3次预紧优化为分2次预紧,节省装配时间;二硫化钼涂抹方式对螺栓预紧力影响较大,全涂抹时螺栓获得的预紧力更贴近目标值。     

基于虚拟材料方法的螺栓预紧力模拟的研究

螺栓的预紧力是影响螺栓连接面力学特性的一个重要的因素,在精度需求较高的含螺栓连接的有限元分析中,需要考虑螺栓的预紧力。运用虚拟材料方法模拟模态分析中的螺栓预紧力,首先根据结合面的参数计算各个预紧力下的虚拟材料属性,在有限元软件中建立含虚拟材料连接面的模型,仿真得到螺栓连接板件的固有频率和振型。仿真结果跟模态实验结果一致,验证了采用虚拟材料方法模拟螺栓预紧力的有效性,为装配体的有限元建模提供了途径。     

拧紧策略对航空发动机单螺栓连接预紧力的影响

针对航空发动机装配过程中出现的螺栓预紧力误差大、控制精度低等问题,基于TC4钛合金单螺栓连接工艺实验,分析了不同拧紧策略对装配预紧力大小及稳定性的影响,具体包括扭矩法、扭矩-转角法等拧紧方法和拧紧速度。在扭矩法的基础上,研究了分步拧紧对预紧力的影响。以单螺栓连接结构和航空发动机典型的法兰螺栓连接结构为研究对象,探索了螺栓预紧力短时衰减规律。结果表明,重复拧紧时扭矩-转角法预紧力标准差大致是扭矩法的三分之一,使用扭矩-转角法、采用分步拧紧和提高拧紧转速均可使拧紧扭矩系数K值趋于平稳,降低预紧力分散程度,提高预紧力控制精度;预紧力在拧紧完成后的短时间内会发生衰减,前5～10min衰减最快,大致占总衰减量的80%,20～30min后预紧力保持稳定。     

基于结合面密封性的螺栓组连接工艺研究

主要研究了影响结合面密封性的两个因素,即螺栓预紧力和螺栓预紧顺序。建立了结合面任意易泄漏处压应力与螺栓残余预紧力的关联模型,通过工况载荷下的结合面分离应力反求各螺栓的初始预紧力,保证了零部件在装配过程中产生较高的密封性,为工程实践提供了有力的参考价值。提出了确定最优螺栓预紧顺序的工艺方案,并通过接触面上正压力与摩擦力的最大平均值和最小标准差确定了装配过程中的最优螺栓预紧顺序,保证了结合面的密封性。     

[装配技术]九级盘装配连接螺栓预紧力评估与分析

为探明航空发动机九级盘装配中螺栓重复使用有效预紧力范围,以螺纹摩擦试验机为测试手段,搭建九级盘连接模拟装配环境,研究航空发动机螺栓重复拧紧预紧力大小及其变化规律。开展了重复15次拧紧扭拉关系试验,试验设置了充分润滑、局部润滑与无润滑对比组,分析不同润滑条件下重复拧紧对螺栓预紧力变化规律及目标载荷的影响。试验结果表明,润滑对减小接触面的摩擦因数值并提高摩擦因数的稳定性具有积极意义,进而能够提高扭矩转化为预紧力的效率和稳定性;重复拧紧会改变预紧力的转化效率及稳定性,且不同的润滑条件下所表现出的规律也不尽相同。研究结果为九级盘螺栓重复使用预紧力评估提供一定参考。     

基于超声波法的风电机组螺栓预紧力测量与控制研究

针对风电机组高强螺栓拆卸后,二次使用时螺栓预紧力是否满足设计要求的问题,基于超声波法测量螺栓预紧力技术,采用了一款高精度的小型便携式超声波螺栓预紧力测试仪,对基于扭矩法安装的轮毂与变桨轴承连接位置高强螺栓初次使用和二次使用时的预紧力分布进行了实验测试与分析。比较了实际现场装配中螺栓获取的预紧力与理论计算预紧力的偏差,以及二次使用对螺栓预紧力的影响,提出了用超声波法测量和控制风电机组高强螺栓预紧力的新工艺。研究结果表明:高强螺栓初次使用时,预紧力与理论计算值吻合较好;高强螺栓二次使用时,预紧力平均下降13%左右,分散度变化不大,预紧力分布范围仍符合设计要求;在保持施拧扭矩不变或适当提高施拧扭矩的情况下,高强螺栓可二次使用。     

九级盘装配连接螺栓预紧力评估与分析

为探明航空发动机九级盘装配中螺栓重复使用有效预紧力范围,以螺纹摩擦试验机为测试手段,搭建九级盘连接模拟装配环境,研究航空发动机螺栓重复拧紧预紧力大小及其变化规律。开展了重复15次拧紧扭拉关系试验,试验设置了充分润滑、局部润滑与无润滑对比组,分析不同润滑条件下重复拧紧对螺栓预紧力变化规律及目标载荷的影响。试验结果表明,润滑对减小接触面的摩擦因数值并提高摩擦因数的稳定性具有积极意义,进而能够提高扭矩转化为预紧力的效率和稳定性;重复拧紧会改变预紧力的转化效率及稳定性,且不同的润滑条件下所表现出的规律也不尽相同。研究结果为九级盘螺栓重复使用预紧力评估提供一定参考。     

考虑界面端应力奇异性的螺栓连接支承面接触压力计算模型

将螺栓连接支承面接触问题简化为集中载荷和力矩耦合作用的有限刚度平头压模接触问题,利用BOGY特征值方程,分析双材料界面端应力奇异性发生的几何条件;依据GLADWELL接触力学理论,构建集中载荷和力矩耦合作用下平头压模接触压力计算模型,利用此模型分析螺栓预紧力、装配间隙和被连接件材料对螺栓连接支承面接触压力分布的影响规律。结果表明：在规定预紧力范围、装配等级和常用被连接件材料下,螺栓连接支承面不会发生退让接触,而界面端部出现明显的应力奇异性,其中预紧力变化对界面端应力奇异性强度影响不明显,但装配间隙和被连接件材料的变化对界面端应力奇异性强度影响显著;当被连接件材料弹性模量大于螺栓材料时,支承面内侧应力奇异性强度大于外侧,反之内侧应力奇异性强度明显小于外侧。此外,以平头压模为算例,采用有限元法验证了构建模型的准确性。     

任意端面螺栓的转矩系数理论计算

螺栓连接是工程建设中常用的连接方式,工业现场常采用紧固力矩值控制螺栓预紧力的方式以保证其可靠性。转矩系数是螺栓紧固力矩与预紧力之间的比例系数,对确定合适的紧固力矩范围至关重要。目前关于转矩系数的研究主要集中在圆环端面螺栓,对其他端面螺栓的研究较少。根据螺栓紧固受力分析,构建了螺栓预紧的力学模型,以极坐标描述螺栓端面内外轮廓的方式,推导出了任意端面螺栓转矩系数的精确计算公式。通过搭建简易转矩系数测量系统,对圆环端面、六角端面、T型端面螺栓进行实验验证。实验结果与理论计算一致,证明了转矩系数理论计算公式的准确性。     

螺栓预紧力测量装置的设计与应用

市面销售的M5、M6螺栓拧紧测量设备仅能测量拧紧扭矩且价格昂贵,针对该现状,研发螺栓预紧力测量装置。该装置包括:安装板、压力块、内螺纹柱、压力传感器、连接螺栓。将该装置应用于螺栓拧紧过程的监控,实现了对拧紧扭矩和预紧力的同时检测,实时调整设备的拧紧扭矩,使得螺栓装配预紧力达到设计要求。测量装置为螺栓连接,易损件互换性强;结构设计精巧,仅用市面销售的普通压力传感器即能达到预紧力测量要求,成本低廉。该装置特别适合于有M5、M6螺栓装配的小微制造企业采用。     

螺栓预紧力对螺栓结合面特性参数的影响规律研究

高精度空气静压轴承中螺栓结合面的特性受组成结合面的构件的材料、接触面的形貌、接触面的几何精度、接触面的接触形式等因素的影响,其中影响最为显著的是螺栓预紧力。通过有限元仿真和实验模态分析方法辨识了螺栓结合面的特性参数,并研究了螺栓预紧力对螺栓结合面特性参数的影响规律。发现,随着螺栓预紧力的增加,螺栓结合面特征频率随之增加;当螺栓预紧力增加到一定数值时,螺栓结合面在有限元仿真时可以定义为绑定接触。     

某称重仪传感器螺栓连接预紧力分析及优化

以称重仪传感器为分析对象,了解螺栓预紧力对局部结构变形的影响,并寻求最优预紧力。采用Pro/e三维建模软件建立称重仪传感器的几何装配体,建立了精确的螺栓螺纹三维模型;运用ANSYS Workbench软件构造有限元分析模型,对受螺栓预紧力影响的局部结构进行预应力模态分析及静强度计算,得到局部结构相应的应力、应变和位移云图,最后建立螺栓预紧力与结构应力的关系曲线,确定最优预紧力值。模拟分析结果为称重传感器连接螺栓预紧力的确定提供了依据,对产品的设计应用具有指导意义。     

螺栓预紧力对隔爆结合面间隙的影响研究

为探究隔爆箱内发生爆炸时隔爆结合面间隙的大小与螺栓预紧力的关系,以某隔爆电源箱为例,使用Solidworks建立了三维模型,应用Solidworks Simulation分别对在四种螺栓预紧力的作用下的隔爆电源箱进行了静力学分析,并对隔爆结合面的间隙进行了探测,通过对探测结果的分析得出结论:在一定范围内隔爆接合面间隙随着预紧力的增大而减小,但两者之间并非线性关系,当螺栓预紧力超过一定量值时,由于螺栓自身被拉伸反而使隔爆结合面间隙出现一定程度的增大。实际使用时应结合实际情况选用合适的螺栓预紧力。     

带预紧力的螺栓连接有限元分析

在机械通过螺栓连接装配时,绝大数情况螺栓都需要拧紧,使连接在承受工作载荷前,预先受到预紧力作用。施加预紧力的目的在于增加被连接件可靠性和紧密性,防止连接件在工作运转后出现缝隙或相对滑动。基于此,利用ANSYS Workbench软件对法兰用螺栓连接预紧进行有限元分析,证明预紧力可以增加被连接件紧密性;但是当法兰直径过小时,过大预紧力会导致螺栓变形增大,甚至造成螺栓发生塑性变形,而法兰变形也会加大。     

风电高强度螺栓转矩系数影响因素研究

高强螺栓连接是风力发电机组不同零部件之间主要的连接形式之一,预紧力的控制是螺栓可靠连接的关键。而转矩系数的大小及离散度决定了预紧力控制的精度。影响高强螺栓转矩系数的因素很多,其中螺母材料、环境温度、施扭部位、拧紧方式等方面对转矩系数的影响较其他因素而言,更为分散且较难控制,因此以上影响因素的研究对后续施工风力发电机组螺栓装配具有重要的参考意义。     

液化天然气接收站用上装式球阀技术研究

分析了超低温上装式球阀滴盘结构对产品性能的影响,给出了阀杆与轴承间隙及紧固螺栓所需预紧力的计算方法,介绍了球阀材料选择、弹簧深冷处理、密封圈冷装配工艺及阀门的安装要求。     

螺栓及其预紧力对大型转盘轴承接触载荷分布的影响北大核心

研究了转盘轴承钢球的简化方法以及螺栓预紧力的模拟方法,建立了无螺栓和有螺栓转盘轴承的简化模型,并对其进行了静力学仿真分析。结果表明:有螺栓模型的接触载荷最大值略大于无螺栓模型的接触载荷最大值,随着螺栓预紧力的增大,接触载荷分布越来越均匀,螺栓预紧力对接触载荷分布的影响越来越小;钢球与沟道之间的最大接触载荷与螺栓预紧力成反比。     

螺栓及其预紧力对大型转盘轴承接触载荷分布的影响

研究了转盘轴承钢球的简化方法以及螺栓预紧力的模拟方法,建立了无螺栓和有螺栓转盘轴承的简化模型,并对其进行了静力学仿真分析。结果表明:有螺栓模型的接触载荷最大值略大于无螺栓模型的接触载荷最大值,随着螺栓预紧力的增大,接触载荷分布越来越均匀,螺栓预紧力对接触载荷分布的影响越来越小;钢球与沟道之间的最大接触载荷与螺栓预紧力成反比。     

论水泵装配中的螺栓强度及预紧方法(上)

为了保证泵在压力作用下工作的可靠性，对于双壳体的高压锅炉给水泵的泵体螺栓预紧有更严格的预紧力要求。论述了高压泵装配中的螺栓的作用、螺纹联接的预紧、螺栓强度的核算、预紧力的控制及其工具的选择。