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扭矩与张力
作者:admin  点击:215 次  发表时间:10/5/2015 3:20:57 PM

在工业行业的实际运用中,我们时常可以看到“扭矩”这个名词。它出现的频率颇高,而相应的知识普及却并不广泛。这就造成“扭矩”这个名词具有一定的神秘性。这一系列的文章就是为了揭开它的神秘面纱而出现的。

扭矩又叫转矩,是使轴旋转的力矩。其国际标准单位是N.m。准确地说,扭矩是使物体绕轴心旋转或者具有旋转趋势的力系统,即,

扭矩=力 × 力臂。

因为组成扭矩的因素相对比较简单,因此对于扭矩的测量而言,只要确定力和力臂的数值即可得出最终的输出扭矩值。以实例来解释的话,则可以想象有人用一支一米长的杆子,在其一端加之以套筒,以此来锁紧一个螺栓。如在杆子的另一端施加一个10KG的力,那么就会产生一个10(kgf.m)的扭矩在螺栓的中心轴线上。而在国际单位制(S.I测量系统)中,力是以N(牛顿)来表示而不是用公斤力(kgf),它们之间的单位换算是1kgf等于9.807N。由此可以得出,此人施加了98.07(N.m)的扭矩。

1m * 10Kg = 10Kgf.m

1Kgf = 9.807N

10Kgf.m = 98.07N.m


整个计算测量的过程看起来非常简单,但是往往会因为实际操作中力与力臂的变化而变得计算困难。同时还存在其他例如摩擦力等等不确定因素导致扭矩数值的难以计算性。

而对于很多运用到扭矩的工位来说,扭矩控制是非常重要的。将两个或两个以上的物体结合在一起的方法很多,其中采用螺纹方式来组合和分解是最容易且理想的选择。但这个方法就会涉及到扭矩的控制性。

就其原理而言,螺纹结合主要是使夹紧物体的力必须大于使它们分开的力,而螺栓需处于固定的应力下且不受疲劳载荷的影响。但是如果初始的张力太小,作用在螺栓上的不同方向的负载会很快让螺栓松脱;如果初始张力太大,锁紧的过程可能会导致螺栓失效。由此可见,螺栓可靠度完全是依靠正确的初始张力。而这,其确认的大部分方式都涉及到规格要求与控制结合的扭矩。

对于螺栓的张力,简单的说,当螺母与螺栓锁紧的时候,就会产生张力到螺栓上。相对于张力的产生,为了保持力的平衡,也会产生一个相对的力量,两者压缩到物体上,进而使螺栓与螺母可以精密的结合在一起。

为了能够得到准确的张力负载,通过长时间的试验与测试,最终选定使用众所周知的屈服点来测量负载。基本上螺栓锁紧的力量是介于屈服强度值的75%至90%。

同时在实际的工位运用中,无论选用何种材质,都或多或少的存在一定摩擦力。当一个螺栓结合是在锁紧的情况下时,螺栓头底部和螺纹处的摩擦将影响螺栓张力的大小。一般来说,只有10%的扭矩才能有效的作用在锁紧上。其他的部分相当于50%的扭矩在接受克服螺栓头底部和表面的摩擦时被消耗掉。另有其他30%到40%的扭矩消失在克服螺纹处的摩擦上。


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