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技术聚焦 l 为什么要控制螺栓的头下支撑面倾角?

技术聚焦 l 为什么要控制螺栓的头下支撑面倾角? 兹懋Zmart
2022-10-20
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导读:在紧固件运用场景中,螺栓的头下支撑面倾角扮演着非常重要的角色,它的角度的好坏和方向在一定程度上影响了螺栓的摩擦系数和装配
支撑面倾角的定义


带倾角的支撑面是螺栓的承载面以一定的角度和方向成型的一个特殊的面,标准GB/T 5276称之为头下角,英文对应Angle of the under head。

在紧固件运用场景中,螺栓的头下支撑面倾角扮演着非常重要的角色,它的角度的好坏和方向在一定程度上影响了螺栓的摩擦系数和装配,通常,螺栓的支撑面角度设计分为两种:一种为内凹即Concave,一种为内凸即Convex,如下所示:
内收形态我们称之为内凹Concave
                                                                                                         
 外收形态即为内凸Convex
           


倾角的作用以及它和摩擦系数的关系


在装配过程中,若对手件为连杆、飞轮等动态螺栓,或者相对比较硬的对手件,例如铸铁,一般螺栓的支撑面为内凹,因为,在螺栓接触对手件的瞬间,是由支撑面的外边缘先接触,之后再贴合,获得头下摩擦系数相对稳定,且内凹在特殊的运用场合还有自锁的功能。反之,若承载面的倾角方向错误或者角度超差,在贴合时,接触面由原先的外边缘变为了内边缘接触,则会造成头下的摩擦系数发生变化,导致摩擦性系数过大/过小。

而内凸的支撑面则通常用于对手件相对较软的部位,使之受到一定扭矩后产生形态变化,由内凹逐渐变平。这样处理的优点在于:
1) 增加了法兰与被连接件的接触面积,对控制端面摩擦系数更有利
2) 保护被连接件接触面,在接触面积范围内受力更均匀
3) 配合根部倒角结构增强螺栓的疲劳性能
4) 减小粘滑效应


接下来,我们看一下倾角大小与摩擦系数间的联系变化:

由此可见,倾角的角度的变化在紧固件被施加夹紧力(小于屈服轴力)时会对最终装配造有直接或者间接影响,因此,角度的测量是工厂生产过程中需要管控的点,接下来,我们讨论这个尺寸如何测量的问题。



目前几种倾角测量方式的比较





全自动光学螺栓尺寸测量仪



与传统的探针式、激光式测量系统不同,全自动光学螺栓尺寸测量仪采取可见光成像技术,先对被测物进行投影,然后根据多组的投影数据进行解析,解析完成后即可自动得出产品的尺寸、位置、形位等跟螺栓、螺柱、回转体相关的参数。

全新的全自动光学螺栓尺寸测量仪SM70xTR系列的激光偏置镜头是突破目前市场上技术瓶颈下的一款具有快速测量螺栓尺寸的测量仪,其测量原理是:将测量对象采用磁吸附或真空吸附在夹头上,利用自然光或反向照明光源生成入射光线和透射光线。在设备内部右侧,双色CMOS相机接收经由测量对象表面调制后的光线。随着旋转单位和线性单位联合运动,测量对象的表面先后通过光学轴。相机持续上传测量结果,计算机对数据加以解析,从而获得多重三维空间坐标参数。

该设备对承载面倾角进行测量前无需做预处理,测试人员只需要将被测的螺栓吸附或者装夹在平台上,软件中根据支撑面形态选择支撑面测量功能模式下对应的子功能,设备的测试基座便会自动进行360°的旋转,同时发射激光对测量承载面进行角度测量。


结果项目中的角度正负值的信息则是测量螺栓相对于水平角的的倾斜方向,此测量方式具有高度的重复性和宽广的支撑面被测区域的覆盖性,相对于轮廓度仪等测量方法,全自动光学螺栓尺寸测量仪在测量时间上能够大幅缩短,同时,在被测面的覆盖区域上能够进行360°全方位的检测和评估。

最后附上螺栓内倾角测量视频,供您参考:


关于兹懋
      作为德国领先紧固技术在中国的代言人,旨在通过引进最先进的紧固技术助推中国先进制造业的发展。兹懋是来自德国的Kistler Remscheid (原Schatz)、ECM Datensysteme、AFS先进连接技术研究所驻中国的全权代表机构。提供源自德国的螺纹紧固连接检测、校准、分析的仪器设备,以及紧固连接全寿命周期的解决方案,并定期举办专业的紧固培训研讨会,深受业内好评。

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