螺栓力矩衰减,不一定是螺栓的锅!

背 景

在实际生产、使用过程中,对于任何连接,随着时间的推移,都会有一定程度的扭矩衰减。

软连接中,扭矩衰减尤为严重,扭矩衰减不能完全避免,只能通过对各种影响因素的控制和优化来改善衰减状况,确保扭矩衰减后的夹紧力不低于设计夹紧力的最低要求是我们控制的目标。

01

扭矩衰减的影响因素

拧紧工作完毕后,发生在紧固件上扭矩降低现象即为扭矩衰减,衰减后的扭矩值低于目标值但较为稳定,一般在拧紧操作完成后30ms内,会完成60%以上的扭矩衰减。该性质,作为我们降低扭矩衰减的重要理论依据进行应用。

典型的原因:
  • 装配件的表面粗糙度等级较高;

  • 弹性连接材料,尤其是塑料或密封件;

  • 过快的装配速度,以及不合理的装配顺序;

  • 装配过程中的温度差异过大;

  • 装配件的质量问题。

02

案列介绍

以底盘某连接点为案列,详细分析了由于工件的结构设计问题,导致的螺栓力矩的衰减。

2.1问题描述

某车型售后反馈颠簸路及过减速带行驶时,底盘前悬位置偶尔发出“当当”异响声。维修排查前悬零部件状态,未见明显干涉、磕碰痕迹及结构性损伤,各紧固件装配点漆标记未产生明显错位。

逐个检测前悬紧固件力矩,发现前悬下控制臂小轴套安装螺栓力矩存在衰减,检测力矩值为103N·m,设计标准力矩为150N·m,衰减幅度达31%。副车架内侧滚花压痕完整,外侧滚花压痕只有半圈。

2.2分析与讨论

副车架夹口两面设计要求为平行,紧固后与摆臂完全贴合,受力均匀;当副车架开口两面平行度超差,呈喇叭口状态时,则会导致螺栓紧固后,配合面受力集中,配合面变形量加大,有效轴向力降低,甚至会造成配合面位移等情况。

用三坐标测量仪打点检测安装支架平面关系,存在2.06°的夹角,如图1所示。

2.3零件分析

副车架尺寸检查:用三坐标测量仪打点检测安装支架平面关系,存在2.06°的夹角,如图1所示。

车底座的控制臂轴套与支架为螺栓连接,正常样本控制臂两安装面为平行关系,如图2所示;

摆臂衬套尺寸检查:随机选择10件前摆臂量产件作为检测对象,采用游标卡尺对前摆臂前衬套尺寸进行测量,检测值如表3所示。设计要求值为54.7mm~55mm,10件样件尺寸均符合设计要求。

螺栓检查:为确定螺栓尺寸及质量对该处力矩衰退的影响,分别对A、B品牌的螺栓进行抽样检查,主要从螺纹尺寸、硬度、材料、伸长率这4个方面进行对比分析,检测结果如表4所示。A、B品牌螺栓的硬度、材料及伸长率均符合设计要求。

公差分析:该SUV车型前摆臂和副车架前点的配合间隙为0.2-1mm,通过横向对比其他公司的车型,如表5所示,该SUV前摆臂和副车架安装前点的配合公差设置合理。

2.4优化与验证

经前期分析,副车架开口尺寸不合格是引起力矩衰退的主要因素,现再次对夹口支架校型。

为验证新工艺的可行性与可靠性,按照新工艺制备10件副车架样件,并采用三坐标检测仪对副车架的夹口尺寸进行检查,检查结果如表8所示。

选择1、4、5、9号件进行4000km的PAVE整车道路试验,并在路试中每隔2500km进行一次力矩检测,左右两侧力矩为156N·m和153N·m,均大于设计值150N·m。

由于存在制造公差,安装面不可能完全平行,设计上增加平行度约束,优化生产工艺,可有效控制角度偏差,可有效控制力矩衰减,满足设计要求,方案可行。

03

总 结

在日常生产中,扭矩衰减的影响因素较多并且复杂,若扭矩衰减已导致连接失效,不满足产品要求时,应从设计和工艺角度进行分析、改进,螺栓本身质量问题导致的力矩衰减只是其中一种。

相关技术大会

2021全球螺丝君技术大会暨博览会

GAF2021全球螺丝君技术大会
暨高端紧固件“智”造、应用工程博览会

2021年5月12-16日

花桥国际博览中心

高端紧固件“智”造、应用工程博览会
200+ 上游材料、设备商
600+ 高端紧固件生产商
3,000+下游行业用户企业
10,000+嘉宾参展参会交流

全球螺丝君技术大会
1场 行业大会
5场 闭门交流
15场 汽车、航空航天、风电、轨道交通、工程机械、桥梁钢结构、船舶、家电3C等平行论坛
160+ 嘉宾主旨演讲
5,000+ 嘉宾参会学习

螺丝君“高研班”培训

20场平行高研班,涉及生产制造、应用工程全体系流程

(0)

相关推荐

  • 收藏!法兰螺丝的紧固方法都在这里

    法兰螺丝主要由六角头部和法兰盘(六角下面的垫片跟六角固定在一起的)和螺杆(带有外螺纹的圆柱体)两部分组成的一类紧固件,需与螺母配合,用于紧固连接两个带有通孔的零件. 法兰螺栓被广泛使用在公路与铁路桥梁 ...

  • 后背门安装螺栓力矩衰减研究

    前 言 螺纹联接因其结构简单.方便拆卸.低成本等特点,广泛运用于各工程结构的连接,螺纹联接的松弛严重影响汽年运行的可靠性,甚至会造成车毁人亡的严重事故.因此,螺纹联接力矩衰减机理是国内.外工程领域研究 ...

  • 新车型开发过程中螺纹紧固件的拧紧扭矩正向开发

         摘要:保证螺纹紧固件装配质量的最常用方法是通过控制紧固件的扭矩来实现预紧力的控制.为了提高拧紧力矩的设定正确性及拧紧质量,通过制定拧紧力矩分析标准流程,采用Schatz多功能螺栓拧紧工艺分析 ...

  • 【设计开发专栏】扭矩法力矩计算公式的推导

    松动失效的根源是什么? 为了让螺丝君更加系统地掌握:开发.制造.装配.失效的内在逻辑,树立体系化思维:螺丝君研究院推出覆盖:12+门体系化课程,30+门重难点课程,及配套材料设备操作技能的传承. 螺栓 ...

  • 3DMax快速制作螺栓模型的制作教程 3D螺栓模型制作

    文章名称:"3DMax快速制作螺栓模型的制作教程 3D螺栓模型制作",您有不懂之处可以在文章末尾参与回复提问喔. 1:[创建][圆柱体]螺盖头半径450,高度200,边数分段6:螺 ...

  • 螺栓拧紧力矩怎么计算?工程师应掌握

    \\本篇附件:螺栓拧紧力矩计算表格,文末见. 问:老张,螺栓应该拧多大力矩才合适?我看到网上有一些拧紧力矩汇总表,但是不知道是怎么计算的. 老张:螺栓拧紧力矩看似是个小问题,但如果不重视,可能引起很多 ...

  • 机械制图技能实训(四)螺栓联接

    机械制图技能实训(四)螺栓联接

  • 你见过智能螺栓吗?拧紧变颜色的那种

    螺丝,这种最简单传统的东西,感觉很难有创新的空间.然而,国外一家公司,发明了一种智能螺丝SmartBolts,让人一眼就看出螺丝是否松动. 在智能螺丝SmartBolts的顶端有一个红色的圆点,当它完 ...

  • 失效分析案例——挖掘机履带螺栓断裂

    摘要某型号履带式液压挖掘机在装配过程中发生个别履带螺栓"掉头"现象.通过宏观形貌观察,扫描电镜形貌分析,能谱元素分析,金相组织检测,力学性能检测,化学成分检测等手段对螺栓断裂原因进 ...

  • 螺栓、螺母、垫片使用规范介绍,说不定哪天就用得上!

    今天从螺栓连接.装配.紧固.使用位置.穿向等方面来介绍一下螺栓.螺母和垫片的使用规范. 螺栓连接基本要求                普通螺栓作为永久性连接螺栓时应符合下列要求: 1.对一般的螺栓连 ...

  • 螺栓是用平垫,还是弹垫,到底如何选择比较好?

    螺栓使用过程中,平垫和弹垫各自起着不可或缺的作用,那么究竟该如何选择呢?今天我们就来谈谈. 一 平垫 平垫如何进行选择? 平垫是作为防止螺栓螺母锁紧的一种零件.在用到紧固件的地方都会用到平垫,该怎么选 ...

  • 多大的螺栓用多大规格的扳手,一文看懂!

    数控技术在线 扳手或套筒上打的钢印数字是对边尺寸,也就是机械设计手册上查到的螺纹连接紧固件规格的S值,往往有的人不知道的,还以为就是螺纹直径,结果出现扳手与螺钉/螺栓/螺母却不相配的情况 一.公制外六 ...