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為什么德國工人擰螺栓擰三圈回半圈?
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智能電容器

先來看個視頻,注意看,真的是擰三圈回半圈!

時長00:22,請在WIFI下觀看

德國人對于工匠精神的嚴謹與執著讓國人稱贊。有些朋友會問直接擰兩圈半不就完了嘛?但是事實是這樣的嗎?


在多數的德國高端機械設備的工廠里,對于特殊部位組裝時,關于擰螺絲,是有嚴格的操作手冊指導完成的,施加多大的扭矩都有明確規范。


其實,螺絲在擰緊后,為了防止松動,應額外施加一個預緊力,因此松半圈后預緊力將消除,螺絲在擰緊后處于彈性形變中,尤其是在高溫和震動載荷的情況下,長期這樣持續壓力會產生蠕變,螺絲變成塑性變形后,其強度會大幅下降甚至失效。退回半圈是讓彈性形變恢復一些,同時消除預緊應力,以后螺絲在持續壓力的變形還是在彈性形變之中,產生塑性應變和失效的幾率大幅降低,使螺絲能保持持續高強度的壓力,而直接擰兩圈半是達不到這樣的效果。


再來講述一個細節故事:同樣品牌型號的汽車有原裝進口和國內組裝之分。在國內組裝時一個細節讓管理者相當頭疼,德國原裝時,工人擰螺絲嚴格按照作業指導書的要求執行進三圈再退回半圈;在中國組裝工廠也同樣這樣要求,但組裝工人在最后回半圈時偷懶的比較多,但這是肉眼看不到的差異,隨著時間的推移,那個半圈的影響就顯現出來了。同樣的汽車型號,國產車的某些部位明顯比進口車故障和維修率高。


擰緊過程的簡要分析


1、541規則(即50%、40%、10%)

參見圖A:通常情況下,在螺栓的擰緊過程中,實際轉化為螺栓夾緊力的扭矩僅占10%,其余50%用于克服螺栓頭下的摩擦力,40%用于克服螺紋副中的摩擦力,這就是“541”規則,主要反映夾緊力與摩擦力之間的關系。但若施加一定的改善措施(如涂抹潤滑油)或螺紋副中存有缺陷(如雜質、磕碰等),該比例關系會受到不同影響而改變。

圖1

圖A、541規則

2、螺栓連接件的特性

圖2圖B:螺栓連接件特性


擰緊過程的主要變量


1. 扭矩(T):所施加的擰緊動力矩,單位牛米(Nm);

2. 夾緊力(F):連接體間的實際軸向夾(壓)緊大小,單位牛(N);

3. 摩擦系數(U):螺栓頭、螺紋副中等所消耗的扭矩系數;

4. 轉角(A):基于一定的扭矩作用下,使螺栓再產生一定的軸向伸長量或連接件被壓縮而需要轉過的螺紋角度。


德國連接專家清晰講解螺栓計算動畫演示

時長02:23,請在WIFI下觀看


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