【壓縮機網(wǎng)】本質(zhì)安全，源于細節
系于責任，重在落實(shí)
一顆不合格的螺栓，當場(chǎng)頭破血流，看的心驚膽戰！
來(lái)看5分鐘短視頻《螺思》
?。ㄖ泻?a href="http://www.668qz.com" target="_blank" class="keylink">石油上海分公司出品）
微電影《螺思》，只有短短的五分鐘，但足以震撼每個(gè)人的心靈。
影片前半段講述了一顆不合格的螺絲，經(jīng)一系列毫不起眼的細節失誤引發(fā)了一連串的不安全行為，導致了一個(gè)生命的隕落，一個(gè)幸福家庭的破滅。
影片后半段則以“時(shí)間可以倒流”為假設前提，逐一彌補了每個(gè)細節失誤，最終還原了生命的美麗，引人感慨。
都說(shuō)千里之堤，潰于蟻穴，別看螺釘個(gè)頭?。ㄏ鄬λ谠O備而言），真發(fā)起火來(lái)脾氣可不小，輕則導致意外停機，降低生產(chǎn)效率，重則釀成大禍，造成巨大損失。
螺栓什么樣算擰緊了？其實(shí)，是有嚴格的操作手冊指導完成的，施加多大的扭矩都有明確規范。我們今天先從擰緊過(guò)程的扭矩和受力來(lái)分析。
擰緊過(guò)程的簡(jiǎn)要分析
541規則（即50%、40%、10%）
參見(jiàn)下圖：通常情況下，在螺栓的擰緊過(guò)程中，實(shí)際轉化為螺栓夾緊力的扭矩僅占10%，其余50%用于克服螺栓頭下的摩擦力，40%用于克服螺紋副中的摩擦力,這就是“541”規則，主要反映夾緊力與摩擦力之間的關(guān)系。但若施加一定的改善措施（如涂抹潤滑油）或螺紋副中存有缺陷（如雜質(zhì)、磕碰等），該比例關(guān)系會(huì )受到不同影響而改變。
螺栓連接件特性
擰緊過(guò)程的主要變量
1. 扭矩(T)：所施加的擰緊動(dòng)力矩,單位牛米(Nm)；
2. 夾緊力(F)：連接體間的實(shí)際軸向夾(壓)緊大小，單位牛(N)；
3. 摩擦系數(U)：螺栓頭、螺紋副中等所消耗的扭矩系數；
4. 轉角(A)：基于一定的扭矩作用下，使螺栓再產(chǎn)生一定的軸向伸長(cháng)量或連接件被壓縮而需要轉過(guò)的螺紋角度。
螺栓擰緊的控制方法
1. 扭矩控制法
定義：當擰緊扭矩達到某一設定的控制扭矩時(shí)，立即停止擰緊的控制方法。
優(yōu)點(diǎn)：控制系統簡(jiǎn)單、直接，易于用扭矩傳感器或高精度扭矩扳手來(lái)檢查擰緊的質(zhì)量。
缺點(diǎn)：控制精度不高（預緊力誤差±25%左右），也不能充分利用材料的潛力。
2. 扭矩-轉角控制法
定義：先把螺栓擰到一個(gè)不大的扭矩后，再從此點(diǎn)開(kāi)始，擰一個(gè)規定的轉角的控制方法。
優(yōu)點(diǎn)：螺栓軸向預緊力精度較高(±15%)，可以獲得較大的軸向預緊力，且數值可集中分布在平均值附近。
缺點(diǎn)：控制系統較復雜，要測量扭矩和轉角兩個(gè)參數；且質(zhì)檢部門(mén)也不易找出適當的方法對擰緊結果進(jìn)行檢查。
3. 屈服點(diǎn)控制法
定義：把螺栓擰緊到屈服點(diǎn)后，停止擰緊的一種方法。
優(yōu)點(diǎn)：擰緊精度非常高，預緊力誤差可以控制在±8%以?xún)?；但其精度主要取決于螺栓本身的屈服強度。
缺點(diǎn)：擰緊過(guò)程需要對扭矩和轉角曲線(xiàn)的斜率進(jìn)行動(dòng)態(tài)的、連續的計算和判斷，控制系統的實(shí)時(shí)性、運算速度等都有較高的要求。
基本擰緊技術(shù)
擰緊中的扭矩分配
擰緊一顆螺栓，需要施加一定扭矩旋轉一定角度后才可以完成，這部分的扭矩+角度所做功最終轉為三個(gè)部分：
1，螺栓頭下摩擦力消耗
2，螺紋副摩擦力消耗
3，產(chǎn)生預緊力
這個(gè)也可以根據以下公式得出：
Fm= T/ (0.16P + (μg * 0.58 * d2) + ((Dkm/2) * μk))
預緊力 螺紋副 螺栓頭下
定義Definitions
Fm = 夾緊力clamping force
P = 螺距pitch of thread
μg = 螺紋副摩擦系數friction value in thread
d2 = 螺栓直徑diameter bolt
Dkm = 螺栓頭表面尺寸 size of surface bolt (nut)-head
Dkm = (dw + dh)/2
μk = 螺栓頭表面摩擦系數fricition value surface bolt-head
一般而言，這三者的比例在10%，40%以及50%，這部分能量的消耗很容易直觀(guān)的體會(huì )到：10%的夾緊力做功體現在螺栓的被拉伸，40%和50%體現了螺紋副以及螺栓頭下擰緊后摩擦力導致的發(fā)熱。
螺栓的初始設計是按照如上圖的比例來(lái)分配三者關(guān)系的，如果實(shí)際的過(guò)程中改變了三者的比例關(guān)系，會(huì )出現扭矩“合格”，夾緊力不合格的情況。
典型情況1：
螺紋副被額外潤滑
此時(shí)螺紋副摩擦系數降低，摩擦力矩變小，施加的扭矩“轉移”給夾緊力，后果有可能是：螺栓拉斷或者工件變形。
典型情況2：
螺栓生銹或者螺紋副有油漆
此時(shí)螺紋副摩擦系數增加，有可能扭矩合格后夾緊力不足。
其它改變摩擦系數的常見(jiàn)情況有：
涂層材料改變，涂層厚度變化，螺栓/螺釘公差，與螺帽旋轉接觸面摩擦系數，工具轉速，墊片增加/減少等。
擰緊技術(shù)中的螺栓螺母知識
螺栓擰緊是裝配環(huán)節的重要環(huán)節，螺栓/螺母在產(chǎn)品壽命周期內必須穩定連接，否則有可能造成嚴重的質(zhì)量事故，因為螺栓/螺母失效而導致的安全事故時(shí)有發(fā)生。
螺栓/螺母的失效方式有以下幾種：
1. 強度不足
螺栓常見(jiàn)強度等級如下，如果螺栓制造商供應的螺栓不能滿(mǎn)足對應的強度要求，螺栓連接的安全性也無(wú)法得到保障。
2. 螺紋副強度不足
按照ISO898要求，與螺栓配合的螺紋副/螺母強度要與螺栓本身強度相匹配，比如螺栓強度為10.9的螺栓，應采用強度為10的螺母。
3. 螺紋副高度
同樣根據ISO898要求，螺母或者有效螺紋連接高度一般大于公稱(chēng)直徑D的0.8以上，比如M10的螺栓與之匹配的螺母高度不得低于8mm。
螺栓/螺母機械強度測試
螺栓/螺母機械強度的測試方法很多，比較權威的方法是依據ISO898-1以及ISO898-2，對于螺栓的機械抗拉強度測試方法如下：固定螺栓兩端，通過(guò)萬(wàn)能材料試驗機產(chǎn)生軸向拉力，通過(guò)軸向拉力/軸向拉伸量獲得螺栓的機械性能指標。
軸向拉力/軸向拉伸量：
螺母/螺紋副的機械強度測試，如下圖示意：
1. 實(shí)驗載荷一般在抗拉強度的88%-94%之間
2. 持續載荷15S
3. 需確保螺桿沒(méi)有永久變形
4. 15S后手動(dòng)可以將螺紋旋出，則表示螺母/螺紋副強度合格
小貼士：
螺栓/螺母的失效形式有：
滑牙，疲勞失效，涂層失效，螺紋副脫落，電化學(xué)腐蝕，拉斷，剪斷，過(guò)度衰減等。
來(lái)源：金蜘蛛螺絲網(wǎng) SolidWorks研習社，馬頭工業(yè)工具
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一顆不合格的螺栓，當場(chǎng)頭破血流，看的心驚膽戰！
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微電影《螺思》，只有短短的五分鐘，但足以震撼每個(gè)人的心靈。
影片前半段講述了一顆不合格的螺絲，經(jīng)一系列毫不起眼的細節失誤引發(fā)了一連串的不安全行為，導致了一個(gè)生命的隕落，一個(gè)幸福家庭的破滅。
影片后半段則以“時(shí)間可以倒流”為假設前提，逐一彌補了每個(gè)細節失誤，最終還原了生命的美麗，引人感慨。
都說(shuō)千里之堤，潰于蟻穴，別看螺釘個(gè)頭?。ㄏ鄬λ谠O備而言），真發(fā)起火來(lái)脾氣可不小，輕則導致意外停機，降低生產(chǎn)效率，重則釀成大禍，造成巨大損失。
螺栓什么樣算擰緊了？其實(shí)，是有嚴格的操作手冊指導完成的，施加多大的扭矩都有明確規范。我們今天先從擰緊過(guò)程的扭矩和受力來(lái)分析。
擰緊過(guò)程的簡(jiǎn)要分析
541規則（即50%、40%、10%）
參見(jiàn)下圖：通常情況下，在螺栓的擰緊過(guò)程中，實(shí)際轉化為螺栓夾緊力的扭矩僅占10%，其余50%用于克服螺栓頭下的摩擦力，40%用于克服螺紋副中的摩擦力,這就是“541”規則，主要反映夾緊力與摩擦力之間的關(guān)系。但若施加一定的改善措施（如涂抹潤滑油）或螺紋副中存有缺陷（如雜質(zhì)、磕碰等），該比例關(guān)系會(huì )受到不同影響而改變。
螺栓連接件特性
擰緊過(guò)程的主要變量
1. 扭矩(T)：所施加的擰緊動(dòng)力矩,單位牛米(Nm)；
2. 夾緊力(F)：連接體間的實(shí)際軸向夾(壓)緊大小，單位牛(N)；
3. 摩擦系數(U)：螺栓頭、螺紋副中等所消耗的扭矩系數；
4. 轉角(A)：基于一定的扭矩作用下，使螺栓再產(chǎn)生一定的軸向伸長(cháng)量或連接件被壓縮而需要轉過(guò)的螺紋角度。
螺栓擰緊的控制方法
1. 扭矩控制法
定義：當擰緊扭矩達到某一設定的控制扭矩時(shí)，立即停止擰緊的控制方法。
優(yōu)點(diǎn)：控制系統簡(jiǎn)單、直接，易于用扭矩傳感器或高精度扭矩扳手來(lái)檢查擰緊的質(zhì)量。
缺點(diǎn)：控制精度不高（預緊力誤差±25%左右），也不能充分利用材料的潛力。
2. 扭矩-轉角控制法
定義：先把螺栓擰到一個(gè)不大的扭矩后，再從此點(diǎn)開(kāi)始，擰一個(gè)規定的轉角的控制方法。
優(yōu)點(diǎn)：螺栓軸向預緊力精度較高(±15%)，可以獲得較大的軸向預緊力，且數值可集中分布在平均值附近。
缺點(diǎn)：控制系統較復雜，要測量扭矩和轉角兩個(gè)參數；且質(zhì)檢部門(mén)也不易找出適當的方法對擰緊結果進(jìn)行檢查。
3. 屈服點(diǎn)控制法
定義：把螺栓擰緊到屈服點(diǎn)后，停止擰緊的一種方法。
優(yōu)點(diǎn)：擰緊精度非常高，預緊力誤差可以控制在±8%以?xún)?；但其精度主要取決于螺栓本身的屈服強度。
缺點(diǎn)：擰緊過(guò)程需要對扭矩和轉角曲線(xiàn)的斜率進(jìn)行動(dòng)態(tài)的、連續的計算和判斷，控制系統的實(shí)時(shí)性、運算速度等都有較高的要求。
基本擰緊技術(shù)
擰緊中的扭矩分配
擰緊一顆螺栓，需要施加一定扭矩旋轉一定角度后才可以完成，這部分的扭矩+角度所做功最終轉為三個(gè)部分：
1，螺栓頭下摩擦力消耗
2，螺紋副摩擦力消耗
3，產(chǎn)生預緊力
這個(gè)也可以根據以下公式得出：
Fm= T/ (0.16P + (μg * 0.58 * d2) + ((Dkm/2) * μk))
預緊力 螺紋副 螺栓頭下
定義Definitions
Fm = 夾緊力clamping force
P = 螺距pitch of thread
μg = 螺紋副摩擦系數friction value in thread
d2 = 螺栓直徑diameter bolt
Dkm = 螺栓頭表面尺寸 size of surface bolt (nut)-head
Dkm = (dw + dh)/2
μk = 螺栓頭表面摩擦系數fricition value surface bolt-head
一般而言，這三者的比例在10%，40%以及50%，這部分能量的消耗很容易直觀(guān)的體會(huì )到：10%的夾緊力做功體現在螺栓的被拉伸，40%和50%體現了螺紋副以及螺栓頭下擰緊后摩擦力導致的發(fā)熱。
螺栓的初始設計是按照如上圖的比例來(lái)分配三者關(guān)系的，如果實(shí)際的過(guò)程中改變了三者的比例關(guān)系，會(huì )出現扭矩“合格”，夾緊力不合格的情況。
典型情況1：
螺紋副被額外潤滑
此時(shí)螺紋副摩擦系數降低，摩擦力矩變小，施加的扭矩“轉移”給夾緊力，后果有可能是：螺栓拉斷或者工件變形。
典型情況2：
螺栓生銹或者螺紋副有油漆
此時(shí)螺紋副摩擦系數增加，有可能扭矩合格后夾緊力不足。
其它改變摩擦系數的常見(jiàn)情況有：
涂層材料改變，涂層厚度變化，螺栓/螺釘公差，與螺帽旋轉接觸面摩擦系數，工具轉速，墊片增加/減少等。
擰緊技術(shù)中的螺栓螺母知識
螺栓擰緊是裝配環(huán)節的重要環(huán)節，螺栓/螺母在產(chǎn)品壽命周期內必須穩定連接，否則有可能造成嚴重的質(zhì)量事故，因為螺栓/螺母失效而導致的安全事故時(shí)有發(fā)生。
螺栓/螺母的失效方式有以下幾種：
1. 強度不足
螺栓常見(jiàn)強度等級如下，如果螺栓制造商供應的螺栓不能滿(mǎn)足對應的強度要求，螺栓連接的安全性也無(wú)法得到保障。
2. 螺紋副強度不足
按照ISO898要求，與螺栓配合的螺紋副/螺母強度要與螺栓本身強度相匹配，比如螺栓強度為10.9的螺栓，應采用強度為10的螺母。
3. 螺紋副高度
同樣根據ISO898要求，螺母或者有效螺紋連接高度一般大于公稱(chēng)直徑D的0.8以上，比如M10的螺栓與之匹配的螺母高度不得低于8mm。
螺栓/螺母機械強度測試
螺栓/螺母機械強度的測試方法很多，比較權威的方法是依據ISO898-1以及ISO898-2，對于螺栓的機械抗拉強度測試方法如下：固定螺栓兩端，通過(guò)萬(wàn)能材料試驗機產(chǎn)生軸向拉力，通過(guò)軸向拉力/軸向拉伸量獲得螺栓的機械性能指標。
軸向拉力/軸向拉伸量：
螺母/螺紋副的機械強度測試，如下圖示意：
1. 實(shí)驗載荷一般在抗拉強度的88%-94%之間
2. 持續載荷15S
3. 需確保螺桿沒(méi)有永久變形
4. 15S后手動(dòng)可以將螺紋旋出，則表示螺母/螺紋副強度合格
小貼士：
螺栓/螺母的失效形式有：
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