使用系数

  Aaron ·  2010-05-16 16:04  ·  18050 次点击
使用系数"在学术文献中的解释
常混称为使用系数.它包括使用系数(反映工作机和原动机的载荷特性)、寿命系数(反映每天工作小时数)、可靠度系数(取1)三个因素
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应用实例
data/attachment/portal/201111/06/144952j5z3335lyw35bi9y.jpg使用系数
螺栓使用系数Ku的定义
螺栓使用系数Ku(以下简称“Ku值”)的定义是最大扭转断裂力(强度)Tra与最大拉伸断裂力(强度)Trt之比:
Ku值反映了螺栓被拧紧时由于扭转应力的影响而造成螺栓拉伸力的减小程度。若Ku的最大值为1(即扭转应力几乎为0),则螺栓提供的预紧力就等于拉伸试验所得到的轴向力。
在几何条件相同的情况下,Ku值主要取决于螺纹和螺母的表面状况(粗糙度、表面处理、润滑等)。但实际上由于材料、加工设备和加工工艺的变化,螺栓和螺母的几何条件也不尽相同,所以Ku值也要受到这些因素的影响。需要特别说明的是Ku值与螺栓的强度级别没有直接关系,强度级别高的螺栓Ku值未必高。反之,强度级别低的螺栓,其Ku值未必就低。以下将通过试验和统计学分析进一步讨论这个问题。因此,Ku值是反映螺栓的材质、加工精度、表面状况(粗糙度、表面处理、润滑等)和配对螺母等情况的一个综合参数,它比较全面地揭示了影响螺纹联接效果的本质原因和提高螺栓拧紧效果的方法。Ku值的大小比较全面地反映了螺栓的使用品质,给评判螺栓提供了一个合理的定性分析方法。
使用系数Ku值的评判标准见表1。Ku值共分4个级别,最高级为O级(optimal),达到最高级的螺栓可用于预紧条件苛刻的车辆和装备上。欲达到O级的Ku值,不但要求螺栓有良好的材质、高的制造精度、合适的表面处理和润滑,还要求有同样条件的螺母。这个问题将在后面进行探讨。次高级为G级(good),一般用于承受循环应力的发动机零件的联接上。普通级N级(normal)在汽车上应用得最多,普通标准件即属N级。汽车用螺栓的Ku值不得低于0.6,低于0.6的P级(poor)螺栓属废品,不可使用。
表1使用系数Ku的评判标准和用途
同样需要说明的是螺母等其他条件约束着螺栓的Ku值,所以不可轻易判定某螺栓为P级。若改变螺母或其他条件可以使Ku值大于0.6,则这种螺栓还是可以使用的。也就是说,Ku值是有条件的,我们在计算和使用Ku值时必须考虑到影响Ku值的诸因素。同样,我们在进行拧紧试验时也要考虑到Ku值的影响因素,不可被Ku值的高或低所迷惑。
3使用系数Ku值的测定
使用系数Ku的测定不很复杂,关键是要有一台拧紧试验机。Ku值的测定程序如下:
⑴拧紧试验机上测出最大扭转断裂力Tra;
⑵在做过拧紧试验的螺栓上测出洛氏硬度(HRC);
⑶利用硬度-强度换算表,通过插入法将洛氏硬度值换算成强度值Tr;
⑷在有关螺栓标准上查出螺栓的有效截面积S;
⑸用螺栓的有效截面积S乘以Tr,即可得出螺栓的最大拉伸断裂力Trt;
⑹用最大拉伸断裂力Trt去除最大扭转断裂力Tra。
以一个M10×1.25的气缸盖螺栓为例说明使用系数Ku值的测定:
⑴在拧紧试验机上测出该螺栓得最大扭转断裂力Tra为83.11kN;
⑵在洛氏硬度计上测得该螺栓的洛氏硬度值为34.7HRC;
⑶从有关标准的硬度-强度对照表上查得34.3HRC对应的强度值为1099MPa,35.5HRC对应的强度
值为1138MPa。利用插入法算出34.7HRC对应的强度值是1112MPa;
⑷在有关螺栓标准上查出M10×1.25螺栓的有效截面积S=84.3mm2;
⑸1112×84.3=93.74kN;
⑹Ku=Tra/Trt=83.11/93.74=0.8866。
一般一次试验应在20个螺栓上进行Ku值的测定,然后对这20个Ku值进行统计学处理,计算出均值μKu和标准差σ,从而得出这批螺栓的Ku值范围:μKu±3σ。利用Excel可以十分方便地进行以上数据处理。
参考资料
http://www.xmutol.cn/ShowForum.asp?ForumID=12

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