日常生活中,幾乎每個人都擰緊過螺母,也都知道扭矩的基本概念。它是古老、簡單(而且對大多數非工程人員來說)也是唯一的緊固螺栓連接的方法。
無論是手動還是液壓,與其他方法相比,扭矩的基本原理簡單易懂,所以是一個更具成本效益的選擇。與此同時,這也離不開對扭矩緊固中關鍵因素的理解和培訓。
液壓擰緊也有局限性,特別是摩擦力。通常,摩擦力占施加到螺母的扭矩的90%,這意味著只有一小部分扭矩能轉化為有用的螺栓載荷。因為扭矩是間接的載荷方式,所以難以預測精確的螺栓載荷。有許多因素需要考慮,尤其是所使用的潤滑劑、如何避免可能的污染,以及螺母承載面的良好表面光潔度。這些問題必須解決,才能確保使用扭矩產生預緊力時有合理的精度,而這可能成為關鍵連接中一個重大的缺點。
液壓拉伸技術誕生于上世紀七十年代,先驅者之一是英國工程師 Fred Heaton,后來他創辦了 Hydratight和 Boltight 公司。隨后二十年間,該技術逐漸普及,現已成為石油和天然氣、風能、海底或發電等許多行業用于緊固大型關鍵連接的首選方法。
跟液壓擰緊相比,它的工序更為復雜,需要更專業的設備。在某些應用中,拉伸可以提供更高的精度和控制度,并能加快組裝速度。這對帶有多個螺栓的法蘭尤為有利。使用常規的擰緊安裝,每個螺栓是以同樣的方式逐個擰緊,作業時必須小心,以避免給墊片或法蘭的一側施加過高載荷的風險。相比之下,如果使用多個張緊器,便可同時緊固多個螺栓,均勻壓縮墊片。
拉伸技術另一個公認的好處是精度大為改善,不過 Noble 指出,事實并非那么簡單。
拉伸技術也有缺點,即載荷損失,它發生于預緊器松弛及載荷轉移到螺母之時。為了彌補這個缺陷,技術人員需要估算載荷損失,并預先施加預期中可能損失的載荷。這意味著螺栓、墊片和法蘭實際承受的應力將會大于目標組裝應力。在連接設計階段或者使用工具之前,都要考慮到這一點。一種替代方法是重復拉伸程序以補償沉降。
液壓拉伸還有實用性和后勤上的缺點。由于需要較多的設備和專門的工具,它的成本高得多。
綜上所述,擰緊與拉伸技術并不能簡單地區分高下,最好是根據連接而定。
您知道嗎…
在液壓擰緊過程中,摩擦力通常 占施加到螺母的扭矩的 90%
連接的考量
對于螺栓連接,在選擇擰緊或拉伸之前必須考慮幾個因素。
確定應用所需的安裝載荷。
考慮任何對您的選擇有直接影響的因素。在某些應用中,在螺栓連接上應盡量避免扭應力的產生,例如混凝土中的地腳螺栓,那么最好是選擇拉伸。不過,如果作業空間狹窄,那么選擇擰緊更好。
不能忽視物理和邏輯上的約束,拉伸器需要至少等同于螺栓直徑長度的螺紋來夾持。