影响紧固件摩擦系数的相关重要因素

摘　要：螺纹紧固件在汽车上的应用极为广泛,螺纹联接的可靠性主要取决于螺栓的轴向预紧力,而且螺纹副之间的摩擦系数对装配扭矩的大小也起到关键的作用,在螺纹联接中,影响紧固件摩擦系数的因素比较多。主要从垫片硬度、润滑条件、装配工艺、配合螺母的表面处理方式4个方面分析对紧固件摩擦系数的影响。

采用上海天乘”紧固件摩擦系数试验机、螺纹摩擦系数试验机、螺栓紧固分析系统、标准件摩擦系数试验机、紧固件横向振动试验机、防松振动试验机、容克（安布内科）振动试验机、螺栓模拟装配系统”对紧固件的相关测试和分析。

计质量、指导整车厂生产装配均具有重要意义。前言以轻型载货汽车某螺栓组为研究对象,从扭紧力螺纹连接因其承载能力强、互换性好、可拆卸矩分配、摩擦系数变化时轴向预紧力变化趋势等等优点在现代汽车生产制造中应用广泛,对整车质方面着手,详细研究了螺纹摩擦系数及支承。

螺纹连接因其承载能力强、互换性好、可拆卸等优点，在现代化大生产中应用广泛，对整机质量和安全性能具有重要影响。螺纹连接依靠螺纹副及被连接件之间的摩擦力传递载荷，摩擦力的大小与轴向预紧力有直接关系。轴向预紧力过大或过小都会对螺纹连接产生不利影响。轴向预紧力过小，螺纹连接承载能力、防松性能均达不到设计要求；轴向预紧力过大，螺纹接触面应力值较大，容易引起螺纹变形、滑扣等机械损伤，降低螺纹连接可靠性。因此，为保证螺纹连接满足连接实际工作需要，必须确定合理的轴向预紧力范围。 

当前对螺纹连接设计时，因国标、行标均未对螺纹紧固件的摩擦性能做具体要求，通常采用的方法是依据经验公式、经验数据计算扭紧力扭，当螺纹紧固件与被连接件的表面状态发生变化时，会引起轴向预紧力过大或过小，导致螺纹连接出现断裂、松动等质量问题。 

螺纹连接紧固过程中所需要的总扭矩力扭为克服螺纹螺旋副之间的摩擦所需要的扭紧力扭与克服支承面摩擦的扭紧力扭之和。

研究分别计算μf=μs=0.10，μf=μs=0.14，μf=μs=0.16，μf=μs=0.,20，μf=μs=0.25时各部分扭矩所占比例，不同摩擦系数下各部分扭矩所占比例见表1。

表1 不同摩擦系数下各部分扭矩所占比例

摩擦系数

轴向预紧力扭矩Tf

螺纹摩擦消耗扭矩Tp

支承面摩擦消耗扭矩Tw
由表1可知，螺纹连接件在拧紧过程中，只有约10%的扭矩用于产生轴向预紧力，其余90%的扭矩用于克服摩擦。随着摩擦系数增加，用于产生轴向预紧力的扭矩所占总力矩百分比逐渐降低，扭矩利用率也逐渐降低，在总扭矩力不变的情况下，可能会出现实际轴向预紧力小于理论值的问题，影响螺纹连接设计功能的实现。因此，必须充分重视螺纹连接摩擦系数的研究。 
螺纹连接中，随着螺纹摩擦系数和支承面摩擦系数增大，轴向预紧力明显减小，当螺纹摩擦系数大于0.35、支承面摩擦系数大于0.3时，轴向预紧力降低趋于稳定。因此，实际生产中必须将螺纹紧固件的摩擦系数控制在一定范围内，以防止轴向预紧力过大或过小，避免因螺栓断裂、松动等质量问题导致螺纹连接功能失效。