[发明专利]一种螺栓预紧力的加载方法

说明书

本发明公开了一种螺栓预紧力的加载方法，包括以下步骤：S1、用工具螺栓获得贴合点预紧力F_b；S2、获取加载转角Δα；S3、用工作螺栓获取贴合点转角A1；S4、使工作螺栓转动Δα度，完成加载。本发明弱化了传统扭矩法或扭矩转角法加载因摩擦系数不确定而造成的扭拉关系非线性影响，使得目标预紧力控制精度更高，加载一致性更好。

技术领域

本发明涉及到螺栓装配技术领域，具体涉及一种螺栓预紧力的加载方法。

背景技术

螺栓连接配合是装配技术领域中常用的连接方式；而螺栓预紧力是在拧螺栓过程中拧紧力矩作用下的螺栓与被连接件之间产生的沿螺栓轴心线方向的预紧力。对于一个特定的螺栓而言，其预紧力的大小与螺栓的拧紧力矩、螺纹副间的摩擦能耗、旋进螺母与被连接件支撑面间的摩擦能耗相关。

螺栓预紧力的控制可以提高螺栓连接的可靠性、防松能力和螺栓的疲劳强度，增强连接的紧密性和刚性。事实上，大量的试验和使用经验证明，较高的预紧力对连接的可靠性和被连接的寿命都是有益的，特别对有密封要求的连接更为必要。但是过高的预紧力，如若控制不当或者偶然过载，也常会导致连接的失效。因此，准确确定螺栓的预紧力非常重要。

而现有的螺栓装配技术中，在加载螺栓时，仅仅采用扭矩扳手或其他加载设备，将螺栓加载到目标扭矩或目标转角；而由于扭矩与预紧力之间的关系受到摩擦的影响而产生较大的波动，所得预紧力的一致性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种预紧力更为精准且一致性更高的螺栓预紧力的加载方法。

一种螺栓预紧力的加载方法，包括以下步骤：

S1、将工具螺栓置于螺栓加载位进行加载，并实时监测获得贴合点，同时获得贴合点对应的预紧力F_b，然后取下工具螺栓；

S2、获取加载转角Δα，计算公式为：

其中，F_t为目标预紧力；K1为实际加载时，实际加载曲线上线性段的斜率；

S3、将工作螺栓置于螺栓加载位进行加载，并实时监测获得贴合点，获取贴合点对应的转角A1；

S4、在转角A1的基础上，使工作螺栓转动Δα度，拧紧螺栓，完成加载。

本申请的原理在于，当螺栓(无论是工具螺栓还是工作螺栓)在螺栓加载位上加载至贴合点(即两被连接件之间结合面近似完全接触)时，连接刚度才基本恒定，此时预紧力与转角之间呈准线性关系。

所以本申请通过先用工具螺栓进行加载，来监测获得贴合点的预紧力，此贴合点预紧力即为工作螺栓加载时的贴合点预紧力，如此即可计算出在工作螺栓加载到达贴合点后，还需要加载多少角度即可达到目标预紧力，在监测出的贴合点所对应的角度的基础上，再用转角法加载Δα即可达到目标预紧力；而由于在被连接件完全贴合后，预紧力与转角之间呈准线性关系，且这一线性关系不受摩擦系数的影响，具有很好的稳定性，所以螺栓预紧力的加载更为精准，一致性更高，同时通过贴合点的监测定位，排除了在到达贴合点前，扭矩与预紧力之间的关系受到摩擦不确定性的影响而产生较大的波动的问题，达到以力控力(以贴合点预紧力控制目标预紧力)的效果，以此实现预紧力的高精度、高一致性加载。

进一步，所述斜率K1的计算公式为：

其中，K_m为被连接件的刚度，K_b为加载时使用的螺栓的刚度。

作为可选方案，在计算得到螺纹连接部位的贴合预紧力之前或对工作螺栓加载转角Δα之前，需先定位贴合点，为了能够更准确的定位贴合点，本发明还提供了一种贴合点的获取方法，包括以下步骤：