螺栓擰緊後再退回半圈有科學道理嗎?

機械常識


其實這個問題說複雜很複雜,說簡單也簡單,到底螺絲擰多緊,這個問題需要在實際使用中來檢驗其正確性,假設兩塊100×100×35的鐵板,(材料40cr,結合面接觸面積不少於90%)使用M8×1.25的螺紋固定(45號鋼),事先在鐵板四個角上架設四個百分表,依次逐個輪迴擰緊螺絲,記錄百分表數據,再往回擰,觀察百分表指針,只要百分表指針動立刻停止回擰動作,換上μm表,再緊,等到微米表不動,再回擰,當指針動了,再回擰,觀察指針移動數據,記錄在案。

上述動作做十次,記錄數據在案。計算平均值,注意特別觀察幾個重要節點,緊時指針動時的公斤力,緊到指針不動的公斤力,回擰時指針動的公斤力,回擰時指針不動的公斤力,計算各自平均數值,並記錄在案

首先我們用螺絲連接兩塊鐵板的目的是什麼?這個是首要條件!如果是安全性能上連接,那麼這個力肯定大,回擰時角度肯定小。如果是連接,定位有其他手段來保證,那麼力就小,回擰角度大些,如果連接同時不允許變形,那這種數據不足以支持,需要另外設計模具,重新測定數值。

最後你得到的數字是否合理,把它拿到實際使用場合模擬實驗,分為低等級,中等級,高等級,極限等級中分別模擬。看螺絲是否出現鬆動!如果都沒有鬆動,那說明有兩個可能,一個是這個設定值合理,一個是過緊!那麼再增加回擰角度,再模擬得出結果,再評定!反覆幾次,最終的數值就是合理的。

說的過於囉嗦,也不知大家是否看的明白!


微波粼粼703


這個問題其實是屬於力學問題,但是擰緊後再退半圈能防松,需要具體分析。


1、基本原理——材料的力學性質

螺栓作為緊固件,不同的型號材質也會不同,有碳鋼、合金鋼、不鏽鋼等等。由於緊固件的功用要求,螺栓必須具備較大的剛度,較好的韌性。不同的使用場合,有不同的具體要求。

作為韌性材料,其拉伸應力應變曲線大同小異,基本形狀如下。伴隨著載荷的增加,應力應變曲線先後經歷彈性階段、屈服階段、強化階段、頸縮階段。實際上,材料一旦進入屈服階段,就會產生永久變形,此時結構也就失效了。因此,螺栓的工作應力必須小於其許用應力,如下圖公式,其中n為安全係數。

2、螺栓的預緊力

下圖為工作狀態下的螺栓的受力:通過螺紋的接觸產生一個軸向的向下的軸力,而螺帽下方則提供向上的分佈力,這兩個力平衡。此軸力即為螺栓的預緊力。螺栓要正常工作,那麼這個預緊力F必須有如下的要求,即小於許用應力和最小截面積的乘積。

實際上,這個預緊力沒辦法直接測量。在擰緊螺栓的過程中,依靠的是旋轉螺栓,隨著預緊力的增加,需要的扭矩也變大。它們之間有如下關係,其中K為預緊力系數,由廠商提供,d為公稱直徑。下式可以從摩擦力產生力矩與擰緊力矩平衡得出。

3、擰緊後退半圈能防松?

擰緊後再退半圈能不能防松,不可以一概而論。正如前面分析,螺栓的預緊力太大會超過屈服極限,發生不可逆的變形,使得螺栓失效;螺栓的預緊力太小則會讓被連接件不緊密,振動的情況下螺栓會越來越松。所以,預緊力以螺栓的屈服極限計算,儘量在安全的條件下取最大值(安全係數的選取)。

對於高精尖的結構,對預緊力有非常嚴格的要求,那麼擰緊力矩就顯得非常重要了。有專業的螺栓擰緊力矩的測量儀器,如下圖某寶上的扭力扳手,根據預緊力計算出擰緊力矩,通過扭力扳手觀察擰緊力矩的大小,從而控制預緊力。這種情況下,不能退半圈。

對於普通結構,通常沒有那麼嚴格的精度要求,擰螺栓不可能全靠扭力扳手,更多的還是依靠手感經驗。對於沒有彈簧墊片的螺栓,擰緊以後退半圈除了降低預緊力外,並不會帶來其他任何好處。當然,這裡有個前提,即擰緊力始終未超過屈服極限。下面這種情況,擰緊後退半圈可以起到放鬆的效果。

  • 存在彈簧墊圈——彈簧墊圈的受力極限

彈簧墊圈的存在就是為了防止鬆動,如下圖。不管什麼形式的彈簧墊圈,都有一個可恢復的承力範圍。如果擰的過緊,彈簧墊圈被壓的過實,超出了其最大恢復力,這時候就失去了彈簧的作用。為了防止墊圈失去彈性,可以退回半圈。這樣可以有效的防止鬆動。


但是,上述分析都是基於螺栓受力沒有超出屈服極限。一旦預緊力過大,超過了屈服極限,然後再退回半圈,相當於卸一點點載。此時,螺栓的力學性質發生改變,如下圖。這稱之為冷作硬化現象。

正常情況,從A到B,到了屈服點C,此時卸載,曲線沿著C到D,AD的距離即為不可恢復的塑性變形。再加載後,從D開始上升,再還沒到C的時候,開始新的屈服。從圖中可以看到,過了屈服後再加載時新屈服極限低於初始屈服極限,但是提升了比例極限。屈服極限的降低,其實是降低了預緊力。這種情況對螺栓其實並不利,冷作硬化後,螺栓犧牲了一定的韌性,變得易斷。


4、總結

通過上述分析,我們知道螺栓預緊力其實是嚴格要求的,對於精密結構更是需要擰緊到一個指定的值。因此,絕大多數情況下,回擰半圈並不會起到防松的效果。

但是,對於普通結構的螺栓連接,存在彈簧墊圈的情況下,如果擰緊力過大超過了彈簧的承力極限,就會讓彈簧失去作用。此時退回半圈,可以讓彈簧從新起作用。

此外,螺栓預緊力千萬不可超過屈服極限,更不能在超過了屈服極限後,再退半圈。否則,這個螺栓變得易斷。


力學Nerd王小胖


有一定的道理的,不過實際上這個方式並沒有操作性。

刷下讀這篇回答大部分的讀者的三觀吧。

一把螺絲刀的價格——可以買到20000多,沒錯,四個零。

這裡說的就是扭力控制螺絲刀了。

如果仔細看會發現這個螺絲刀和普通螺絲刀的差別在於手柄上面有刻度,目前氣動版本的價格21900.00人民幣,並且還需要訂貨。

手動的版本稍微便宜一點點,但並沒有便宜太多,也是天價。

這種螺絲刀的特點就是,當擰螺絲的“力度”達到了手柄前端設置的刻度後就會立刻打滑。這樣擰的螺絲就完全不會“擰”過力。

原理呢也不復雜,看動圖:

在螺絲刀手柄內有一個彈簧壓著的小離合器,當扭力達到設定數值的時候裡面的卡片會轉為水平這樣就會出現打滑的現象讓螺栓“吃不上勁”。

原理很簡單,做到高精度又耐用很難,世界上現在生產扭力可調螺絲刀的企業並不多。這些螺絲刀會用在汽車、航空、能源等很多領域。


回到題主的問題,螺絲擰滿後再往回退半圈。這個動作是在消除螺栓和被緊固材料的應力。


看上面的圖片,通常螺栓緊固到A點就可以了,這是材料受力則已經夠用了,繼續緊固到B點的時候螺栓的應力就已經足以引起較大的形變了,到C點是螺栓形變的峰值,如果超過了峰值,這個螺栓的螺扣就已經開始變型了。到了D點,螺扣就已經徹底滑脫了。後面材料還可以受力,但是這個受力就是夾持產生的力量了。再往後的E點就是螺栓整個形變的峰值,到F點的時候螺栓就已經拉斷了。

不僅僅螺栓會有不同的受力點,被緊固的材料也會因為緊固產生形變。這樣一來之前的結構就被破壞了,所謂的擰到頭再回半圈,就是擰到了B點再回到A點。

但這個操作全靠工人的“手感”,並不精確並沒有太多的可操作性。所以在有力度要求的地方現在都是用前面說到的那種螺絲刀。用這種設置好的螺絲刀一次性擰到A點就ok了。


軍武數據庫


【萬能的思考思路】

先思考問題主體是什麼?

比如本問題,關於設備,那就是為了保障設備的正常運行,那退半圈就是為了保護螺栓,減少其壽命磨損,那為什麼是半圈?那就和最大收益性有關,用於此題,即半圈能最大限度保障螺栓使用壽命

【官方的解釋】

百度是個好東西,不用的話我就補個圖。



BillcEn


扭矩很重要!精密連接,扭矩很重要。


森林162850853


本人擰一輩子螺絲,拼手感就知道用多大的力合適,前幾天去兒子家,給我介紹一進口扭力扳手手,價值上千,我感慨太不值了,奢侈!


沙海一礫


理論是數據,實踐是經驗,我知道多大螺絲,閉著眼睛憑手感就知道用多大力氣


肩責任763


機械但凡涉及力學,就會相當複雜困難。因為複雜的力學測量幾乎不可能。有些材料回半圈是不行的。這樣摩擦力減小了。並不是絕對的東西,應用場景,材料不同。實際效果差別太大,


笑臉貓叔


安規定每一種羅絲都有公斤扳手,公斤拔手就是用力的力量,很方便,公斤扳手上面有指針,和手錶指針一樣,力度多大指針就指到那裡。說明:公斤扳手很早己前就有啦,哪時還沒有電動扳手唎?


自由農民51


本人學機械。擰的螺栓,螺釘,螺柱(統稱”螺紋連接件”)無數,從沒聽過這個說法。但有一點是要注意的,就是不能拼命擰死。所謂”退回半圈”估計也是這個意思。擰得太緊,(一)使螺桿產生部分塑性變形,(二)使螺紋承受過高的局部應力,這都增加連接件低周疲勞的危險。在要求高的場合如高壓容器的緊固螺栓對擰緊時的扭矩都是有規定的。


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