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扭矩系数和摩擦系数有何关系?

作者:贝诺紧固件人气:发表时间:2018-05-21
 
  但同样的磷化处理,除了牌号不同外,不同的工艺方法对扭矩系数也会带来一定的影响。磷化表面层对汽车紧固件扭矩系数的影响,经过反复的试验与论证,可以得到以下结论:
 
  1)在未经任何封闭的条件下,磷化温度高,其摩擦系数低。
 
  2)磷化工艺及磷化种类对封闭后的摩擦系数影响不大,影响摩擦系
数的关键因素是封闭剂。
 
  3)磷化封闭后,烘干温度高,其摩擦系数略有提高,尤其是螺纹部分的摩擦系数提高较多。封闭处理时,应该充分考虑紧固件摩擦系数的要求范围,摩擦系数甚至可以通过封闭剂种类及黏度来较为准确地调控摩擦系数。
 
  (3)同一种润滑剂,不同涂装部位对安装扭矩的影响:
 
  如今润滑越来越被人们重视。不仅润滑剂的种类不同、润滑工艺的不
同会给安装扭矩产生不同的影响,就是同一种润滑剂,由于涂装部位不同,扭矩系数也会带来很大的变化。润滑方位越是全面,扭矩系数会越小。
 
  我们公司对M36大六角螺栓,用同样Mol ykote1000的润滑剂,由于涂装部位不同,产生的K系数值也不同:
 
  一组是在螺栓与螺母上涂润滑剂,8套螺栓连接副的扭矩系数平均值0.126,标准偏差0.0058,具体见表六
 
  另一组,除了在螺栓与螺母螺纹上涂了润滑剂,还在垫圈的平面上也涂了润滑剂,由于润滑状况良好,扭矩系数明显下降。经过测试,扭矩系数平均值在0.111,标准偏差在0.0083,具体见表七。在表七中出现一套螺栓连接副的扭矩系数为0.129的情况,经我们测试后,在试样的检查中发现螺栓的螺纹轻度碰伤,如果这一数值正常,那么扭矩系数在0.12以下。
 
  从上面两组数据可以看出在垫圈的平面上涂了润滑剂后,由于润滑状况良好,扭矩系数明显下降,下降的幅度为15%左右。这也符合扭矩系数分配关系,平面摩擦系数占扭矩系数50%左右。因此,在垫圈的平面上加润滑剂,对扭矩系数的下降非常有效,可降低安装时的扭矩,起到事半功倍的效果。
 
  上海某高强度紧固件有限公司,经过多次试验及测量,在垫圈平面加Molykote后,扭矩系数直线下降。一般螺纹涂润滑剂扭矩系数在0.120~0.125之间,而增涂垫圈面后扭矩系数在0.090~0.010之间,下降25%左右,个别批次的扭矩系数最低可达到0.087,因而全面润滑对扭矩系数下降作用很大,值得安装使用单位深思,这一数值也符合扭矩系数的分配规律。
 
  (4)螺母的润滑状态比螺栓更重要:
 
  经过多次实验,我们可得出实践结果:螺母均匀地润滑对扭矩系数的下降起很大的作用,比螺栓的润滑更为重要。
 
  例如,对M20*100的大六角螺栓连接副的扭矩系数几次测定数值状况:
 
  在M20*100的大六角螺栓连接副的扭矩系数测定中,我们在垫圈平面螺栓螺纹处均匀地涂上Molykote1000的二硫化钼润滑脂,螺母内圈比较难涂,只能象征性地蜻蜓点水抹了一些,结果测出扭矩系数偏大,为0.137,具体见表八。
 
  用户接到报告后,认为扭矩系数偏大,不符合他们企业的标准——扭矩系数≤0. 13。(湖南湘电客户)
 
  为了达到客户规范的要求,我们又重新拿了八组螺栓连接副,对螺栓、螺母、垫片、重新认真涂抹,尤其是螺母内螺纹做到每牙都均匀地抹上Molykote1000润滑脂,紧固件研究所测定,扭矩系数大幅度下降,达到0.119,符合客户企业标准,具体见表九。
 
 
  根据上面两组数据,我们对比分析出:同一批产品,同一种润滑剂,后面一组产品与前面不同的是在螺母螺纹孔全面涂装,扭矩系数明显下降,降幅比较大。说明螺母润滑对扭矩系数下降起了很大作用。我们经过多次反复实验,证实了螺母的润滑比螺栓的润滑更为重要。
 
  三、摩擦系数对螺栓副安装产生的影响:
 
  实例说明——福建某风场螺栓安装跟转实例分析:
 
  在福建莆田沿海某风场,在风机紧固件连接副安装时,有四个紧固件制造公司进行供货:两家公司安装情况正常;但是另外两家公司(其中一家是稳砜公司)的紧固件连接副,在安装时,出现20%—25%左右的螺母在旋合时发生跟转——即螺母在扳拧时,六角螺母与在六角螺栓头部同一方向旋转,形成打滑、拧不紧的现象,如图一B,给现场施工带来不便,影响正常安装。
 
  跟转产生原因与制造和安装两个方面都有密切的关联。
 
  1、跟转产生的原因:
 
  (1)摩擦力的分配关系:
 
  国家标准GB/T 16923.3——1997《螺纹紧固件拧紧试验方法》明确叙述:安装扭矩分为三个部分:螺栓与螺母间的扭转摩擦,螺纹间产生的摩擦力矩要占总安装扭矩40%左右;螺母与垫圈平面之间的平面摩擦,螺母与垫圈平面之间力矩要占总安装扭矩50%左右。在安装时,大部分安装扭矩都在前两个摩擦中损耗,直接转化为预紧力的只占紧固扭矩的10%左右。如果螺纹间产生的扭转摩擦力增加,数值超过了螺栓与垫圈平面之间的支承面摩擦力,那么,螺栓就会产生与螺母一起转动的现象——习惯上称为跟转。
 
  (2)产生跟转的原因:
 
  跟转一般产生在螺纹间隙公差控制在比较小、润滑不到位的情况。如果螺纹公差控制比较严格,螺栓连接副在使用中安全,不容易产生滑丝、脱扣现象。如果放大螺母中径,配合比较松,螺纹间隙增加,螺纹间的摩擦力自然会减少,安装时比较省力,也会消除跟转的现象;但是,在使用中会增加脱扣的风险,重视紧固件螺纹配合质量的高强度紧固件制造公司,公差控制比较严格,如果碰上表面处理厚度略微增大,螺纹间的间隙减少了,很容易造成安装出现跟转的现象。经过分析,产生跟转的情况有四种可能性:
 
  螺栓副螺纹配合比较紧密,配合间隙比较小;
 
  螺栓副螺纹制造比较粗糙,在旋合时摩擦阻力大;
 
  垫圈平面光滑,形成摩擦阻力小,这样螺纹之间摩擦力相应地增加;安装时润滑不到位。
 
  在以上四个方面,会出现四项中几项兼有的状况,其中,螺纹制造公差及安装时润滑不到位,是产生跟转的主要原因。而且润滑重要性往往不被人们所重视,不仅润滑剂的种类不同、润滑工艺的不同,会给安装扭矩产生不同的影响;即使是同一种润滑剂,由于涂装部位不同,扭矩系数也会带来很大的变化;润滑方位越是全面,扭矩系数会越小。
 
  (3)如果排除螺纹制造公差的问题,消除跟转的最积极有效的途径是增加润滑,合理地调配润滑,减少螺纹间的摩擦力。
 
  螺纹间润滑增加后,螺纹摩擦力减少了,扭转摩擦下降了,螺母与垫圈平面之间的平面摩擦相应地按比例增加,当平面摩擦 >扭转摩擦 ,跟转情况有效地消除了。
 
  (4)垫圈平面光滑,形成摩擦阻力小,也容易造成螺栓跟转拧不紧的现象。
 
   山东一家公司采用垫片喷丸打毛的方法,增加端面摩擦,收到了一定的效果,在安装时,螺栓的跟转比例,从起初旋合时20—25%下降到5—8%(垫片喷丸打毛后),但是还是存在个别紧固件跟转的现象,没有彻底地解决安装时的螺栓的跟转问题。
 
  2、原因分析:
 
  经过现场安装情况的仔细查看分析,发现福建莆田沿海风场跟转的现象是由于润滑不到位所造成的。现场安装实行计件制,安装工程队为了安装进度和经济效益,涂润滑油脂比较粗糙。由于在螺栓、垫片外表面涂润滑油脂,比较容易涂抹,但是螺母内孔比较难以涂抹,只是象征性地涂抹一下,润滑状态没有达到要求,使得螺纹之间的摩擦大幅度地增加,当螺纹间的摩擦超过了支承面间的摩擦,就会导致跟转,即拧不紧的现象。
邯郸市贝诺紧固件制造有限公司
 
  找出来原因后,我自己用刷子对六角螺栓、六角螺母垫、垫片按照技术规范进行润滑脂涂抹,一共涂抹了十套,现场进行安装;十套紧固件连接副全部顺利完成安装连接,没有发生跟转——拧不紧的现象。
 
  3、解决方案:
 
  现场完成紧固件连接副装配后,马上用书面文件填写安装润滑的工艺文件:
 
  (1)根据我们公司提供的扭矩系数、安装扭矩进行安装。
 
  (2)润滑的技术条件与方式:
 
  ①用MolyKote1000的(必须要用同一种润滑剂)。
 
  ②垫圈与螺母接触平面、螺栓、螺母都必须均匀地涂抹,尤其螺母螺纹间的涂抹均匀度是关键所在,必须认真涂抹,螺母的全部螺纹必须涂抹均匀。
 
  (3)如何预防安装现场风吹产生的灰尘沾在紧固件上?由于灰尘粒子会增加摩擦力,必须采取一边涂抹一边安装方法,或采取确实有效的防尘措施。
 
  经过现场察看、技术指导,福建莆田沿海风场编排了具体地安装润滑的技术工艺要求,有效地解决了紧固件连接副的跟转情况,顺利地完成了30台风力发电机安装、并网、发电的任务。
 
  紧固件安装看似简单,实际上技术含量比较高。随着技术进步,人们对紧固件质量意识的观念不断提高,从原来单一制造的观念逐步到材质—制造—热处理—表面处理—安装的全面产业链,是紧固件生产使用全方位的、缺一不可的、延伸制造、技术服务的理念。
 
  尤其重要的是,要全面地了解扭矩系数、摩擦系数、安装扭矩等几个方面重要的技术参数及其内在含义,尤其是扭矩系数、摩擦系数,两者既有联系又有区别,他们有各自不同的技术层面、不同的特点、不同的参数、不同的测试方法、不同的应用领域,但都是反映高强度紧固件安装中具体的扭矩数值,都是为了确保高强度紧固件连接副安装的可靠安全。
 
  因此紧固件制造企业必须提高思想理念、延伸制造领域、开拓售后技术服务,提高紧固件产品的技术含量,不断地开拓创新,使紧固件企业立于不败之地。


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