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标题: 一个改制的M10空心螺栓的拧紧力矩无法确定 [打印本页]

作者: xingzhehust 时间: 2015-6-13 19:41
标题: 一个改制的M10空心螺栓的拧紧力矩无法确定

发帖请教一个空心螺栓的拧紧力矩问题。前段时间做了一个低压油管管路的简单方案，其中一个改制的M10空心螺栓的拧紧力矩无法确定，向大家请教一下。

如图：油泵出口连接两个润滑油路，钢制油管总成是钢管两端焊接接头体，两个油管总成的接头体串在空心螺栓上。

由于螺栓是空心螺栓，且在两个垂直方向上开有出油孔，考虑到螺栓跟接头体之间都是采用垫片密封，不知道该如何设定此处的拧紧力矩。还请各路高人多多指教~

作者: 龙游大海 时间: 2015-6-13 20:09
加压不漏就是好的

作者: xingzhehust 时间: 2015-6-13 20:58

龙游大海发表于 2015-6-13 20:09
加压不漏就是好的

意思是通过试验测一下？之前小批量生产过的只安装一根油管（两面压垫片），扭矩给的是20~30Nm，没有出现漏油。
但是这次加了一根油管，漏点也多了一个，通过试验定拧紧力矩是怎么个操作方法？这东西是奔着量产去的。汗~

作者: xingzhehust 时间: 2015-6-13 22:03

xingzhehust 发表于 2015-6-13 20:58
意思是通过试验测一下？之前小批量生产过的只安装一根油管（两面压垫片），扭矩给的是20~30Nm，没有出现漏 ...

垫片是标准件，铝的。您也建议实测是吧？范围的上限值怎么确定呢？油泵是铸铝件，目前螺纹没加钢丝螺套，好像对于这种铝件螺纹孔的拧紧力矩也是暂无标准。表示自己不敢定这个值，也不知道该用计算或者CAE的方法能得出具体数值？十分感谢~

作者: xingzhehust 时间: 2015-6-13 22:05

xingzhehust 发表于 2015-6-13 20:58
意思是通过试验测一下？之前小批量生产过的只安装一根油管（两面压垫片），扭矩给的是20~30Nm，没有出现漏 ...

作者: 极速北极光 时间: 2015-6-13 22:58
20~30NM，这力距有点大，

作者: fmdd 时间: 2015-6-13 23:46
通常来说，扭矩只有1/10转换为有效拉力，其余部分被台阶面、螺纹旋合的摩擦消耗了。

螺栓的拉力是对抗泄露的主力，它与你的工作介质的压力直接相关，你需要密封的介质压力是多少？是否为恒定压力？有没有应力幅？

你的垫片材料为铝，用来密封的垫片材质通常比较软，这个属于软连接，它容易产生松弛。

摩擦系数的偏差往往会造成最终的力矩变化幅度大，影响非常明显，理论计算与实际应用还是有差距的。

建议你们做耐压试验，使用最大工作压力的1.5~2倍，来做密封性测试，如果在这个压力下泄漏量在允许范围内(完全不泄露的物体是不存在的)，它批产时泄露的概率就很低了。

作者: xingzhehust 时间: 2015-6-14 07:25

fmdd 发表于 2015-6-13 23:46
通常来说，扭矩只有1/10转换为有效拉力，其余部分被台阶面、螺纹旋合的摩擦消耗了。

螺栓的拉力是对抗泄 ...

我们在之前一根油管的处开口位置测过压力，1~2bar。没有油泵出口端的试验数据，但是油泵自带溢流阀开启压力为1MPa，这个压力应该不算很高。由于油泵输入转速是不受控的，所以应力幅肯定是有的。
如果做耐压试验，拧紧力矩测试值怎么设定合理？保压时间测多久合适？产品本身可靠性要求还是很高的。谢谢指教~

作者: 水水5 时间: 2015-6-14 08:22
虽然是低压供油系统（1~2bar），但是仅对螺栓的工艺来讲，5.5的孔不好钻，剩余壁厚有点薄，工艺性能不好，而且还有交叉孔。
建议改用大点的螺栓，即安全，工艺性能也好，可靠性高。
建议改用M16的螺栓，钻8个的孔。
拧紧力矩，交叉孔对拧紧力矩的消弱比较大。拧紧后再拧半圈即可。如果压力有持续脉动，建议更换其他方案。

作者: 呱呱的等待 时间: 2015-6-14 11:19
一般的这个密封件不都是选着组合密封垫或者铜垫嘛？

作者: xingzhehust 时间: 2015-6-14 11:50

极速北极光发表于 2015-6-13 22:58
20~30NM，这力距有点大，

您觉得20~30Nm偏大？之前有一个应用的例子（已批产），只有一根油管的，他们给的是39±7Nm。说白了，就是参照普通8.8级M10的拧紧力矩给的。您觉得偏大是什么原因呢？谢谢指教~

作者: xingzhehust 时间: 2015-6-14 11:56

水水5 发表于 2015-6-14 08:22
虽然是低压供油系统（1~2bar），但是仅对螺栓的工艺来讲，5.5的孔不好钻，剩余壁厚有点薄，工艺性能不好，而 ...

加大螺纹规格跟出油孔尺寸是个好建议，我们会考虑。即使加大螺栓后，拧紧力矩又该怎么给呢？
您说的拧紧后再拧半圈在实际批产用气动扳手的时候怎么处理？手动拧半圈测出扭矩值？谢谢指教~

作者: xingzhehust 时间: 2015-6-14 12:01

呱呱的等待发表于 2015-6-14 11:19
一般的这个密封件不都是选着组合密封垫或者铜垫嘛？

坦白讲，这中方案是借鉴现生产的一个例子来的。我拆过，是铝的，回头可以确认一下图纸。您说的组合密封垫和铜垫是用的什么地方的？谢谢~

作者: 呱呱的等待 时间: 2015-6-14 13:23

xingzhehust 发表于 2015-6-14 12:01
坦白讲，这中方案是借鉴现生产的一个例子来的。我拆过，是铝的，回头可以确认一下图纸。您说的组合密封垫 ...

一般用在液压管路上面的……

作者: 走啊走 时间: 2015-6-14 14:18
组合密封垫圈JB982，空心螺栓貌似也是标准件，我们用M18以上的多，没注意M10的有没有

作者: 水水5 时间: 2015-6-14 15:45
首先根据空心圆管计算其最大扭矩，螺栓的屈服强度可以查手册，例如8.8级的可以认为其屈服强度是640兆帕。许用剪切应力一般为许用拉应力的0.7倍，许用拉应力一般为屈服强度除以1.5。又考虑你液压的脉动，还得再除以个2，比较保险。这样许用剪切应力只有约150兆帕。
不考虑交叉孔削弱，按空心圆管计算，外径9，内径5.5，扭矩20NM，其应力约为160兆帕。

建议1.首先计算最大扭矩。2用有限元分析软件模拟一下。3在实验室实测破坏扭矩，根据实测值考虑个安全系数，定个实际扭矩。4，在现场加载这个实际扭矩的暂定值，将供油压力提升至最大工况压力的1.5倍，看能保压多长时间。泄漏量是否允许。实验后拆下螺栓仔细观察有没有缩颈等屈服现象。多做几次实验，如果都合格，证明是可靠的。

作者: 水水5 时间: 2015-6-14 15:48
应力很好算的，分分钟的事。M10的底径貌似不是9啊，不好意思。
(, 下载次数: 45)

作者: 水水5 时间: 2015-6-14 16:29
用solidworks 模拟了下，看来交叉孔对扭转的削弱还是很厉害的，孔位置的剪切应力约为其他表面的2.1倍。
仅供参考，功力不到。
剪切应力：加载20NM
(, 下载次数: 44)

作者: fmdd 时间: 2015-6-14 19:18
(, 下载次数: 48)

作者: fmdd 时间: 2015-6-14 19:48

检测介质为空气，空气分子直径远小于液体(燃油、刹车油、冷却液)，所以空气更容易从零件的缝隙中渗透，也就是说，气体比液体更容易渗漏。

汽车行业有几个检测范例可做参考。

汽油的空气泄漏率通常为1 – 5 cc/min. 该最大允许空气泄漏率足以防止汽油泄漏。
最大泄漏率15 cc/min 足以防止自来水的泄漏。
对发动机冷却液(乙二醇和添加剂) ，更大的泄漏率是允许的，通常是30-50 cc/min。

最大允许泄漏率是经验值，无统一标准，无计算公式可推。
l初始泄漏率设定一般参考同类产品。
l即使是同类产品，泄漏率也会不同。
-环境影响（温度、湿度）
-工艺设计、结构不同
- 材质不同
最终泄漏率的设定一般在试生产阶段。

作者: 林86523001 时间: 2015-6-14 20:39
要求高的话就做试验,不过我倒是觉的你可以想想密封的过程,螺纹密封还是其他方式的密封

作者: xingzhehust 时间: 2015-6-14 21:05

水水5 发表于 2015-6-14 16:29
用solidworks 模拟了下，看来交叉孔对扭转的削弱还是很厉害的，孔位置的剪切应力约为其他表面的2.1倍。
仅 ...

受教了，我们下一步也找计算方面的同事做一下，通过仿真做一下空心螺栓的受力状况和垫片结合面的面压情况。多谢您的指教~

作者: xingzhehust 时间: 2015-6-14 21:10

fmdd 发表于 2015-6-14 19:48
检测介质为空气，空气分子直径远小于液体(燃油、刹车油、冷却液)，所以空气更容易从零件的缝隙中渗透，也 ...

这个地方是供润滑油的，我个人的主观印象一支以为是不泄露的。原来泄露检测还有这么多学问，多谢~

作者: 余龙12 时间: 2015-6-15 16:28
可以裹上生料带拧紧

作者: aacreem 时间: 2015-6-15 17:24
学习了

作者: 水中翌 时间: 2015-6-15 17:42
我的路还很长啊

作者: 中国龙1222 时间: 2015-6-15 18:30
路过一下

作者: 极速北极光 时间: 2015-6-16 23:32

xingzhehust 发表于 2015-6-14 11:50
您觉得20~30Nm偏大？之前有一个应用的例子（已批产），只有一根油管的，他们给的是39±7Nm。说白了，就是 ...

根据我的经验，你这个螺钉可能承受不了这么大的力距

作者: hkling 时间: 2015-6-18 08:13
螺纹面和密封圈直接接触？这样容易划伤密封圈吧。

作者: xingzhehust 时间: 2015-6-18 20:03

极速北极光发表于 2015-6-16 23:32
根据我的经验，你这个螺钉可能承受不了这么大的力距

之前有一根单出油孔的，比较短，厂家做过扭紧试验，20~30Nm没问题。加到50~60Nm断的。

作者: xingzhehust 时间: 2015-6-18 20:06

hkling 发表于 2015-6-18 08:13
螺纹面和密封圈直接接触？这样容易划伤密封圈吧。

是简单的金属垫片端面密封，不确定你说的螺纹面和密封圈直接接触是什么意思？
平垫片是金属材料，这里是铝的，铜垫片可能更多。垫片靠螺栓打紧，因为垫片较软，靠变形来填充。密封上下两个接触面。

作者: eddyzhang 时间: 2015-6-18 23:36
没三维装配，无法做分析。个人建议：
1，一般螺栓预紧力都是按照，屈服强度的70%计算。这样可以计算截面的最大预紧力。
2，根据螺纹大小，螺母，垫片间摩擦系数，确定扭矩。
3，垫片本身较小了，漏油不一定是扭矩不够，有可能安装的时候没有装好导致漏油。
4，考虑到工作是压力较小，油温温升应该对结构本身影响较小。
5，设备运行是否有振动产生，考虑铝制垫片振动的松弛，导致漏油。

作者: 飞比寻常 时间: 2015-6-19 15:27
一般采用组合垫的比较多，空心接头要保证两面的平行度，如果需要之类的接头可以联系我QQ1928468910

作者: 王wwj90 时间: 2020-11-24 13:36
纯理论分析计算扭矩最大值是24Nm，考虑参数不全以及取值大小影响，扭矩值比24应该还要小

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