[發(fā)明專利]一種無偏載恒定拉力精確緊固方法

有效

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• 申請日: 2021-07-02
• 公開（公告）號: CN113565850B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周少瑛;周子翹
• 申請（專利權(quán)）人: 周少瑛
• 主分類號: F16B31/02
• 分類號: F16B31/02;G01L5/24
• 代理公司: 北京市領(lǐng)專知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11590
• 代理人: 張玲;王瑩瑩

本發(fā)明涉及一種無偏載恒定拉力精確緊固方法，包括步驟1、計算螺柱所需預緊力，并選取恒定拉力螺栓副；步驟2、對所選取的恒定拉力螺栓副進行質(zhì)量驗收；步驟3、選取恒定拉力緊固工具；步驟4、構(gòu)建試驗系統(tǒng)；步驟5、用所選用的恒定拉力緊固工具緊固恒定拉力螺栓副，并通過試驗系統(tǒng)采集螺柱所承受的拉力、恒定拉力緊固工具的扭矩及控制參數(shù)，并在拉力等于螺栓副所需的預緊力時，記錄此時的扭矩并作為施工扭矩、及記錄恒定拉力緊固工具此時的控制參數(shù)并作為施工控制參數(shù)；步驟6、在施工現(xiàn)場，利用所確定的施工扭矩和施工控制參數(shù)對被緊固件進行緊固作業(yè)；本方法，可以將螺栓副預緊力的誤差降低到±1.5%，從而可以顯著提高螺栓副預緊力精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及緊固技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無偏載恒定拉力精確緊固方法。

背景技術(shù)

螺栓副緊固連接是石油化工、電力、鐵路等各行業(yè)機械裝配、設(shè)備安裝，法蘭連接密封中應(yīng)用最為廣泛的可拆式連接方法之一；目前常用的緊固工具有液壓扭矩扳手、氣動扭矩扳手、電動扭矩扳手和手動扭矩扳手等；為了增強螺栓副連接的剛性、緊密性、防松能力以及防止受橫向載荷，螺栓副在裝配作業(yè)時都需要預緊；螺栓副擰緊力矩過大往往會導致螺栓副失效，特別是在密封連接的情況下，密封墊片會被壓潰而失去彈性，甚至會失去彈性將密封墊片扭斷，而過小的預擰緊力矩又會導致受壓后的墊片表面的殘余壓緊力達不到工作密封比壓，從而導致連接系統(tǒng)泄漏，因此，如何精準控制螺栓副的預緊力是實際生產(chǎn)中必須要重視的問題，尤其是對螺栓副緊固標準要求較高的被緊固件，通常要求采用能夠控制螺栓副預緊力的緊固方式進行緊固。

現(xiàn)有技術(shù)中有兩種常用的方法來控制螺栓副的預緊力，第一種方法是采用拉伸器（或稱為螺栓副拉伸器）緊固螺栓副，第二種方法是通過限定擰緊扭矩來控制螺栓副的預緊力，即定力矩緊固，其中，

第一種方法中，利用拉伸器緊固螺栓副，是按照給定的預緊力，利用拉伸器以等于或大于預緊力的拉伸力來拉伸螺柱，使得螺母可以在無載荷的情況下自由的旋至所設(shè)定的位置處，然后降低拉伸器的油壓，螺柱可以在自身回彈力的作用下收縮，從而壓緊緊固件和墊片，達到控制螺栓副預緊力的目的，但在實際應(yīng)用中，這種方式存在兩個主要的問題：（1）效率非常低，一般只用于較大規(guī)格的螺栓副緊固。（2）初次使用時螺柱彈性較高，對于使用后再拆卸、再安裝的螺柱，會因螺柱變形、回彈力失效等原因，使得預緊力無法達到所需的設(shè)計值，誤差較大，存在無法精確控制螺栓副預緊力的問題。

第二種方法中，通過限定擰緊扭矩來控制螺栓副的預緊力，主要原理是通過預緊力計算所需的擰緊扭矩，二者之間的換算公式如下：

Ts=KFd

式中：Ts—擰緊扭矩，N·m；

K—轉(zhuǎn)矩系數(shù)；

d—螺紋公稱直徑，mm；

F—預緊力，螺柱最大拉伸力的70～80%。

故在實際應(yīng)用中，施工單位在進行現(xiàn)場施工之前，可以根據(jù)上述公式進行計算來獲得對應(yīng)的擰緊扭矩，在進行施工時，通過緊固工具給螺栓副施加所述擰緊扭矩來產(chǎn)生相應(yīng)的預緊力，理論上可以使螺柱的預緊力達到所需的預緊力。

但在實際應(yīng)用中，這種方式存在不能精確控制預緊力的問題；主要原因在于，在上述公式中，F(xiàn)是螺柱要達到的拉力值，是設(shè)計值；d為螺紋的公稱直徑，是設(shè)計選型后的定值；而式中的K是一個通過查表而來的經(jīng)驗值；在實際中，緊固件的材質(zhì)、加工精度、摩擦系數(shù)、是否添加潤滑劑、所選用的緊固工具及作用力臂和反作用力臂的大小等因素都會對K值產(chǎn)生很大的影響，使得實際操作中無法給出K值的準確數(shù)值，從而使得所計算出的擰緊扭矩存在較大的誤差，進而使得通過控制擰緊扭矩來控制預緊力也存在較大的誤差，且螺栓副實際的預緊力數(shù)值的離散性比較大，達不到精確控制預緊力的目的，其誤差一般在±25%左右，最大甚至可達±40%左右。