鎖緊螺母的z大擰出力矩的影響因素

鎖緊螺母z大擰出力矩受多方面因素的影響。對于鎖緊螺母低周疲勞性能的研究，螺紋中徑、螺旋升角和牙型斜角均保持不變，僅螺紋片z大彈性恢復力 FNmax和當量摩擦角ρe在重復使用后會出現(xiàn)一定程度的改變。因此，僅需從這兩方面對鎖緊螺母承受循環(huán)載荷時z大擰出力矩的變化規(guī)律進行分析。

1、材料應變硬化

材料在循環(huán)加載時，會出現(xiàn)“循環(huán)應變硬化”或“循環(huán)應變軟化”現(xiàn)象，即在等幅循環(huán)應變情況下，應力幅會隨循環(huán)次數(shù)的增加而出現(xiàn)增加或降低的現(xiàn)象。經(jīng)過若干循環(huán)后，應力幅進入循環(huán)穩(wěn)定狀態(tài)。鎖緊螺母的低周疲勞是在應變?yōu)槌?shù)的情況下進行的，螺紋片的應變硬化或軟化將會影響其z大擰出力矩的大小。用于制造鎖緊螺母的合金鋼屬于循環(huán)應變硬化材料，材料硬化會使螺紋片彈性恢復力FN增加，擰出力矩升高。

2、低周疲勞

低周疲勞是指疲勞應力接近或超過材料的屈服，材料在每一個應變循環(huán)中均有一定量的塑性變形，壽命一般在102到幾乘104的范圍內(nèi)，疲勞曲線一般用ε－N曲線表示。有限元計算結(jié)果顯示，在螺栓擰入鎖緊螺母后，螺紋片根部應力較大，表層部分區(qū)域處于屈服狀態(tài)，而螺紋片根部中心區(qū)域應變很小，應變情況較為復雜。螺紋片根部應變較高的區(qū)域經(jīng)歷往復加載，容易出現(xiàn)低周疲勞，使螺紋片壓力降低，擰出力矩減小。

3、摩擦系數(shù)

摩擦角是影響擰出力矩的重要因素，摩擦力的存在是鎖緊螺母正常工作的基礎。鎖緊螺母工作時，接觸面在螺紋片彈性恢復力作用下存在壓力和摩擦力，在重復使用過程中，接觸面在循環(huán)往復的摩擦作用下，粗糙位置和棱角被磨平而變得光滑，摩擦系數(shù)變小，進而減小螺母的z大擰出力矩。

4、制造及裝配

由于制造技術(shù)限制和精度等原因，使得螺紋邊緣存在尖角或零件之間的尺寸配合不協(xié)調(diào)，在初次裝配時，擰入擰出力矩可能會出現(xiàn)一定的起伏或波動，需要經(jīng)過一定次數(shù)的磨合才能得到較為準確的鎖緊螺母重復使用特性。

5、收口值

材料和螺母的幾何參數(shù)確定后，收口值的改變對鎖緊螺母的重復使用特性有重要影響。收口值變大，螺紋片張開時的變形增大，螺紋片應變增加，應變循環(huán)硬化現(xiàn)象加劇，且螺紋片壓力FN變大，具有使擰出力矩增加的趨勢；另一方面，螺紋片的寬度減少，螺紋片的總面積減小，與螺栓的摩擦力減小，螺紋片應變增加，低周疲勞性能降低，具有使z大擰出力矩降低的趨勢。在多種因素共同作用下，z大擰出力矩隨重復使用次數(shù)的變化很難預測，只能通過試驗對其進行觀測。