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拧紧策略对惯性器件螺纹连接预紧力的影响

崔璨 关瑶 张国锐 徐志强 吕娜

崔璨,关瑶,张国锐,等. 拧紧策略对惯性器件螺纹连接预紧力的影响[J]. 计量科学与技术,2022, 66(9): 59-63, 11 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0643
引用本文: 崔璨,关瑶,张国锐,等. 拧紧策略对惯性器件螺纹连接预紧力的影响[J]. 计量科学与技术,2022, 66(9): 59-63, 11 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0643
CUI Can, GUAN Yao, ZHANG Guorui, XU Zhiqiang, LV Na. Influence of Tightening Strategy on the Preload of Threaded Connections of Inertial Devices[J]. Metrology Science and Technology, 2022, 66(9): 59-63, 11. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0643
Citation: CUI Can, GUAN Yao, ZHANG Guorui, XU Zhiqiang, LV Na. Influence of Tightening Strategy on the Preload of Threaded Connections of Inertial Devices[J]. Metrology Science and Technology, 2022, 66(9): 59-63, 11. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0643

拧紧策略对惯性器件螺纹连接预紧力的影响

doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0643
详细信息
    作者简介:

    崔璨(1994-),北京航天控制仪器研究所助理工程师,研究方向:螺纹连接装配工艺、拧紧工具等,邮箱:cuican72094@163.com

Influence of Tightening Strategy on the Preload of Threaded Connections of Inertial Devices

  • 摘要: 惯性器件中螺纹连接结构的普遍特点是尺寸小、拧紧质量要求高,本文针对小尺寸螺钉装配过程中出现的预紧力误差大、控制精度低等问题,研制了一套小尺寸螺钉拧紧测试装置,通过对TC4钛合金螺钉进行拧紧工艺实验,分析了拧紧策略(包括扭矩法和扭矩转角法)对预紧力的大小和离散程度的影响,并进一步研究了门槛扭矩和分步拧紧对预紧力的影响。结果表明,相比采用扭矩法,采用扭矩转角法可以将控制预紧力精度提升约7%;采用扭矩转角法时门槛扭矩的选取对预紧力的一致性有较大影响;分步拧紧能够提升扭矩法和扭矩转角法对预紧力的控制精度。
  • 图  1  预紧力测量装置结构图

    Figure  1.  Schematic diagram of preload measuring device

    图  2  预紧力测量装置实物图

    Figure  2.  Physical drawing of preload measuring device

    图  3  不同拧紧方法预紧力数值对比

    Figure  3.  Comparison of preload values for different tightening methods

    图  4  不同拧紧方法预紧力标准差对比

    Figure  4.  Comparison of standard deviations of preload for different tightening methods

    图  5  门槛扭矩对预紧力的影响

    Figure  5.  Influence of threshold torque on preload

    图  6  T15+T2*11分步拧紧预紧力数值

    Figure  6.  T15+T2*11 stepwise tightening preload value

    图  7  T15+A4*9分步拧紧预紧力数值

    Figure  7.  T15+A4*9 step by stepwise tightening preload value

    表  1  实验工艺条件

    Table  1.   Experimental process conditions

    类型工艺条件及参数
    螺钉规格M2粗牙钛合金螺钉
    有无弹垫及平垫
    拧紧接触面粗糙度Ra3.2
    润滑条件无润滑
    拧紧速度112 r/min
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    表  2  拧紧策略

    Table  2.   Tightening strategies

    控制方法拧紧工艺步骤
    扭矩法(T35)施加拧紧扭矩至0.35N·m
    扭矩转角法(T15+A36)施加拧紧扭矩至0.15N·m,
    再施加角度至36°
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    表  3  每次拧紧相对第一次拧紧时预紧力的变化率

    Table  3.   Change rate of pre-tightening force of each tightening relative to the first tightening method system parameter

    拧紧策略第2次拧紧第3次拧紧第4次拧紧第5次拧紧
    扭矩法(T35)6.73%−8.44%−20.96%−29.70%
    扭矩转角法
    (T15+A36)
    0.82%−9.01%−15.16%−23.19%
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    表  4  拧紧策略

    Table  4.   Tightening strategies

    控制方法拧紧工艺步骤
    扭矩转角法(T9+A42)施加拧紧扭矩至0.09N·m,再施加角度至42°
    扭矩转角法(T12+A40)施加拧紧扭矩至0.12N·m,再施加角度至40°
    扭矩转角法(T25+A16)施加拧紧扭矩至0.25N·m,再施加角度至16°
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    表  5  拧紧策略对预紧力一致性的影响

    Table  5.   Influence of tightening strategies on consistency of pre-tightening force

    拧紧策略变异系数
    扭矩法(T35)11.46%
    扭矩转角法(T9+A42)6.01%
    扭矩转角法(T12+A40)5.52%
    扭矩转角法(T15+A36)4.28%
    扭矩转角法(T25+A16)9.24%
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    表  6  拧紧策略

    Table  6.   Tightening strategies

    控制方法拧紧工艺步骤
    扭矩法
    (T15+T2*11)
    先拧紧至0.15N·m,之后依次增加0.02N·m,
    直至总扭矩为0.37N·m
    扭矩转角法
    (T15+A4*9)
    先拧紧至0.15N·m,之后依次增加拧紧角度4°,
    直至增加的总拧紧角度为36°
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    表  7  分步拧紧对预紧力一致性的影响

    Table  7.   Influence of stepwise tightening on the consistency of preload

    拧紧策略变异系数
    扭矩法(T15+T2*11)7.24%
    扭矩转角法(T15+A4*9)3.72%
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  • 网络出版日期:  2022-03-12
  • 刊出日期:  2022-09-30

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