德国拧螺丝拧三圈：德国人拧螺栓拧
德国拧螺丝拧三圈：德国人拧螺栓拧另一种可能，螺栓拧紧扭转应力大于返松扭转应力，目的是消减扭转应力。为了应对防松课题，这里插播一条行业资讯：GAF2020第11届高端紧固件大会暨中国首届防松技术论坛将于4月23-24日在上海举行，预设500-600席位，若您感兴趣或有相关发明经验或前瞻技术，可提前联系小编。不过小编认为：这种分析不够全面，小编认为还有两点：一种可能，增加预紧力是消除螺栓的缺陷，使螺栓拉实，回半圈就是保证在拉实的范围内；
引言
一年多前小编发过一篇文章：<<拧紧的螺丝为啥还要退半圈？德国人告诉你答案！>>，截止至今本微信公众号阅读量：7340 ，相关转载量：1000 ，行业关注度可见一斑；经常有螺丝君在GAF紧固连接的微信群里或后台留言：为什么不直接拧两圈半多省事？
然而经常有专家给出的分析是：螺栓在拧紧后，为了防止松动，应额外施加个预紧力，因此松半圈后预紧力将消散，螺栓在拧紧后处于弹性形变中，在高温和振动载荷的情况下，长期这样持续压力会产生蠕变，螺栓变成塑性变形后，其强度会大幅度下降，甚至失效，退半圈就是让弹性形变恢复一些，同时消除预紧应力，这时螺栓的失效几率会降下来。
为了应对防松课题，这里插播一条行业资讯：GAF2020第11届高端紧固件大会暨中国首届防松技术论坛将于4月23-24日在上海举行，预设500-600席位，若您感兴趣或有相关发明经验或前瞻技术，可提前联系小编。
不过小编认为：这种分析不够全面，小编认为还有两点：
一种可能，增加预紧力是消除螺栓的缺陷，使螺栓拉实，回半圈就是保证在拉实的范围内；
另一种可能，螺栓拧紧扭转应力大于返松扭转应力，目的是消减扭转应力。
本文主要从理论与实验上，着重分析：弹性范围拧紧后与返松后扭应力的变化。
01
理论计算
1.1螺栓拧紧与返松扭矩计算
螺栓拧紧过程需要克服端面摩擦与螺纹副摩擦，所以扭矩为：
式中：
MA 拧紧总扭矩
MB 返松总扭矩
MG 拧紧螺纹扭矩
MG1 返松螺纹扭矩
MK 端面扭矩
FM 预紧力
d2 中径
ug 螺纹摩擦系数
uk 支撑面摩擦系数
Dkm 支撑面有效直径
φ 螺纹升角
P 当量摩擦角
1.2螺栓杆受的扭转应力计算
螺栓在拧紧过程中受到拉应力与扭转应力作用
根据第四强理论，其应力为：
拧紧过程受到应力分别为：
拉伸应力
扭转应力
拧紧结束后，撤去拧紧力矩，受到应力分两部分
当拧紧螺纹扭矩小于支撑面扭矩情况
拉伸应力
扭转应力
当拧紧螺纹扭矩大于支撑面扭矩情况
拉伸应力
扭转应力
返松过程与返松后应力都为
拉伸应力
扭转应力
式中：
σM 拉应力
σred 复合应力
TM 扭转应力
WP 螺栓横截面极性阻力矩
ds 应力截面直径
Ao 应力面积
拧两圈半与拧三圈退半圈类似于拧紧与返松。
返松扭矩大约是拧紧扭矩的80%，端面扭矩基本相差不大，故拧紧的螺纹力矩大于返松螺纹力矩，进而拧紧的扭转应力大于返松的扭转应力。
拧紧过程，螺栓杆部所受的扭转应力是由克服螺纹扭矩产生的，而当撤去驱动扭矩后，杆部所受的扭转力矩被分配到支撑面上，当杆部的扭转力矩大于支撑面力矩，螺栓头部会返松的方向转动来消除多余的螺纹力矩，直至等于支撑面力矩停止运动，最终总扭矩会减小。
而当扭矩力矩小于支撑面力矩时，支撑面不会旋转移动，其扭转力矩不变，总扭矩不变。
当返松后，其支撑面扭矩大于螺纹扭矩，所以杆部所受的扭转力矩不变，扭转应力方向与拧紧方向相反，螺栓头部往拧紧方向运动的趋势。
杆部扭转受力如下图：
图 1
图 2
图 3
02
实验测试拧紧与返松的扭转应力
2.1 实验准备
M10X1.25X45达克罗螺栓5支，160Nm扭矩转角传感器，100KN轴力传感器，驱动连接设备夹具准备好。
2.2 实验要求
弹性范围内定扭60Nm，达克罗表面处理。
2.3 实验数据
表1
拧紧螺纹扭矩小于拧紧支撑面扭矩，撤去拧紧力矩，螺杆受到的力矩为拧紧螺纹力矩，返松后螺杆所受的力矩为返松螺纹力矩，根据公式扭转应力
计算结果如下：
表 2
图 4
03
结 论
拧两圈半与拧三圈退半圈的比对，类似于拧紧与返松的比对，从结果看：拧紧的扭转应力明显大于返松的扭转应力，消减扭转应力，使螺栓能够承受更大的拉伸力。
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