知识
常见螺栓紧固方法对比
由于正确施加螺栓连接的预紧力具有较高难度,工程界为此开发了多种不同的紧固方法,每种方法都有具备独特的优势与局限性。正因如此,不同行业或特定应用场景往往会采用差异化的紧固方案。
紧固方法通常可根据预紧力的产生原理进行分类,主要包含以下两种基本方式:
- 旋拧紧固技术(扭矩控制、角度控制、屈服控制),通过直接旋转张紧器来产生预紧力。
- 拉伸紧固技术(液压、加热、机械),通过外部动力源驱动紧固装置拉伸螺栓,过程中无需旋预紧器。
对于大型螺栓连接,尤其是M39或1.5英寸以上规格,以下三种紧固方法最为常见。本比较分析严格基于这些方法背后的客观物理原理,并通过Roetscher力学示意图进行阐释。
Torque tightening | Hydraulic tensioning | 扭矩紧固 液压拉伸 机械拉伸(采用Superbolt多顶推螺栓预紧器) | |
假设有一个理想的螺栓连接,其被夹紧部件的厚度为螺纹直径的5倍。根据典型的设计准则,螺栓的拉应力不得超过屈服强度的90%。 | 若采用扭矩法紧固,螺栓仅能利用其屈服强度(Re)的70%,这是由于紧固扭矩产生的扭转应力会导致约30%的强度损耗。 | 采用液压拉伸时,通过强大的液压工具将螺栓拉伸至其屈服强度(Re)允许值的90%。旋紧螺母使其贴合被夹紧部件,以消除所有间隙。当液压卸压后螺栓回弹实现对螺母的预加载。在此过程中,液压工具产生的载荷约有三分之一损失。因此螺栓实际仅能使用其屈服强度(Re)约66%。对于较长的拉杆,该利用率可提升至80%。 | 使用Superbolt MJTs时,无需旋转主螺纹上的预紧器即可拧紧顶推小螺钉。这些顶推小螺钉产生的预紧力直接作用于主螺栓。既不会产生有害的扭转应力 ,也不会出现螺栓弹回现象。可使螺栓达到屈服强度(Re)90%的极限利用率 。 |