一种螺栓拧紧扭矩计算及控制方法技术

本发明专利技术提供了一种螺栓拧紧扭矩计算及控制方法，包括对螺栓装配部位进行仿真分析，获得螺栓轴向上承受的载荷F；基于载荷F，计算螺栓在轴向上的伸长量

【技术实现步骤摘要】
一种螺栓拧紧扭矩计算及控制方法


[0001]本专利技术涉及紧固件装配
，具体为一种螺栓拧紧扭矩计算及控制方法。

技术介绍

[0002]螺栓连接方法是装置装配的重要方式之一，例如动力电池包在装配过程中涉及不同型号的螺栓，且为了确保螺栓连接处具有足够的强度、气密性和防松能力，如果拧紧扭矩过大或过小都会对动力电池包的使用造成极大的风险，因此通常对不同部位螺栓拧紧时扭矩的大小及精度具有不同的要求，需要严格控制装配过程。
[0003]目前，转配过程中螺栓拧紧扭矩大多根据螺栓的规格、强度并结合工程师的经验来制定，且拧紧方式采用直接拧紧至目标扭矩。这种扭矩制定方式，一方面未考虑到螺栓连接处实际承受的载荷，易造成拧紧扭矩与过大或过小的问题，从而容易造成装置使用过程中螺栓的松动或断裂的情况，也会降低螺栓的利用效率；另一方面直接将螺栓拧紧至目标扭矩的方式其拧紧扭矩所提供的夹紧力大部分将被螺栓螺纹及螺栓支撑面处产生的摩檫力消耗掉，导致无法对被紧固件提供足够的夹紧力，同时也会使得螺栓拧紧后夹紧力离散程度较大，无法保证不同螺栓拧紧后夹紧力的一致性的问题；第三方面上述方式在拧紧过程中无法对夹紧力进行监控，即使拧紧扭矩发生异常也无法及时发现，其也会对装置的使用造成极大的安全隐患。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种螺栓拧紧扭矩计算及控制方法，本专利技术的方法能够确保螺栓拧紧后提供夹紧力的准确性与精确性，也可避免螺栓拧紧后超出其屈服极限造成螺栓断裂。此外通过监控也易于发现螺栓实际拧紧过程中异常的拧紧扭矩，可以避免因拧紧扭矩的异常对螺栓最终紧固效果的影响。
[0005]实现专利技术目的的技术方案如下：一种螺栓拧紧扭矩计算及控制方法，包括以下步骤：
[0006]S1、对螺栓装配部位进行仿真分析，获得螺栓轴向上承受的载荷F，也可称之为螺栓轴向上承受的外力F；
[0007]S2、基于载荷F，计算螺栓在轴向上的伸长量
△
L；
[0008]S3、采用扭矩法预拧紧螺栓，并获取预拧紧扭矩A；
[0009]S4、采用转角法对预拧紧螺栓拧紧，并获取紧固转角；
[0010]S5、计算在紧固转角下的拧紧扭矩B，依据公式A+B计算螺栓拧紧扭矩M；
[0011]S6、螺栓拧紧过程中，对螺栓拧紧过程进行实时监控。
[0012]本专利技术的螺栓拧紧扭矩计算及控制方法的原理是：首先，对螺栓装配部位进行力学仿真分析，得到螺栓在实际使用过程中轴向上受到的载荷，可以为螺栓的选型及螺栓拧紧扭矩的制定提供参考依据；其次，采用扭矩法和转角法相结合的方法计算螺栓拧紧扭矩的计算，并将螺栓所受载荷F、伸长量
△
L、拧紧扭矩M的制定进行关联，进而保证了螺栓拧紧
后提供的夹紧力的准确性；其次，通过对螺栓拧紧过程进行实时监控，确保螺栓拧紧后不会超过其屈服强度，也保证了不同螺栓拧紧后提供夹紧力的一致性。
[0013]进一步的，上述步骤S1中，螺栓轴向上承受的载荷F是基于螺栓装配部位的力学模型获得的。
[0014]进一步的，上述步骤S2中，螺栓在轴向上的伸长量
△
L的计算公式为：
△
L＝(F＊L)/(W＊S)，L为螺栓的夹持长度，W为螺栓的弹性模量，S为螺栓的等效截面积。
[0015]进一步的，上述步骤S5中还包括确定螺栓拧紧扭矩M的控制限M1，包括：
[0016]依据公式A+B
m
±
3σ
m
计算控制限M1的上限及下限，其中B
m
为紧固转角B实际观测值的均值，σ
m
为紧固转角B实际观测值的标准差；
[0017]基于控制限M1的上限值，对螺栓进行拧紧预试验，获取螺栓拧紧后伸长量LM；
[0018]判断LM与
△
L是否满足LM≤
△
L，若满足则将螺栓拧紧控制限M1作为螺栓拧紧扭矩M的控制限。
[0019]更进一步的，上述步骤S6中对螺栓拧紧过程实时监控的方法为：基于均值移动极差控制图方法，对螺栓拧紧过程中螺栓拧紧扭矩实时监控，当拧紧过程中均值移动极差控制图中至少有1个螺栓拧紧扭矩M大于控制限M1的上限值时，则表示螺栓拧紧异常并输出螺栓拧紧异常信号进行警示。
[0020]更进一步的，上述螺栓预拧紧扭矩A的获取方法为：采用转速为R的拧紧装置，将螺栓拧紧至与被紧固件处于贴合状态时计算的拧紧扭矩即为预拧紧扭矩A。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0022]1.螺栓拧紧扭矩计算及控制方法，充分考虑了螺栓实际承受的载荷及螺栓在轴向上的伸长量，并以此为依据制定螺栓的拧紧扭矩确保了螺栓拧紧后提供夹紧力的准确性，同时也可避免螺栓拧紧后超出其屈服极限造成螺栓断裂。
[0023]2.拧紧过程中先对螺栓进行预拧紧减小了螺栓螺纹及螺栓支撑面处摩檫力对螺栓最终扭矩的影响。
[0024]3.螺栓拧紧扭矩通过易于监控的拧紧枪转速R及紧固转角B进行计算机监控，有利于对拧紧扭矩的控制，从而确保最终夹紧力的准确性与精确性。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0026]图1为本专利技术螺栓拧紧扭矩计算及控制方法的流程图。
具体实施方式
[0027]下面结合具体实施例来进一步描述本专利技术，本专利技术的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本专利技术的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本专利技术的精神和范围下可以对本专利技术技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本专利技术的保护范围内。
[0028]本具体实施方式公开了一种螺栓拧紧扭矩计算及控制方法，其适用于任何装置中螺栓装配过程中拧紧扭矩的计算及控制，本具体实施方式以动力电池包装配为例对本专利技术
的螺栓扭紧扭矩计算及控制方法进行说明，其中动力电池包包括：模组、高低压电气件、过流铜排、箱体、箱盖等，对应的所建立的动力电池包力学模型应包括上述零部件的形状、重量、尺寸等参数，动力电池包的装配包括每个零部件的装配以及零部件之间，多数都是通过螺栓紧固系统进行组装的。请参图1所示，螺栓拧紧扭矩计算及控制方法包括以下步骤：
[0029]S1、对螺栓装配部位进行仿真分析，获得螺栓轴向上承受的载荷F，也可称之为螺栓轴向上承受的外力F。
[0030]在本步骤的一个实施例中，螺栓轴向上承受的载荷F螺栓轴向上承受的载荷F是基于螺栓装配部位的力学模型获得的，具体是通过建立螺栓装配部位的力学模型，将装置(如动力电池包)在使用过程中所承受的载荷输入力学模型中以获取螺栓连接处的载荷F，例在计算载荷F时，可以根据螺栓装配部位的连接场合、设计要求、连接要求等综合因素，对螺栓装配部位(即螺栓连接处)进行力学仿真得到螺栓的承受载荷，承受载荷主要为螺栓在轴向上所承受的外力F。
[0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种螺栓拧紧扭矩计算及控制方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、对螺栓装配部位进行仿真分析，获得螺栓轴向上承受的载荷F；S2、基于载荷F，计算螺栓在轴向上的伸长量
△
L；S3、采用扭矩法预拧紧螺栓，并获取预拧紧扭矩A；S4、采用转角法对预拧紧螺栓拧紧，并获取紧固转角；S5、计算在紧固转角下的拧紧扭矩B，依据公式A+B计算螺栓拧紧扭矩M；S6、螺栓拧紧过程中，对螺栓拧紧过程实时监控。2.根据权利要求1所述的螺栓拧紧扭矩计算及控制方法，其特征在于：步骤S1中，螺栓轴向上承受的载荷F是基于螺栓装配部位的力学模型获得的。3.根据权利要求1所述的螺栓拧紧扭矩计算及控制方法，其特征在于：步骤S2中，螺栓在轴向伸长量
△
L的计算公式为：
△
L＝(F＊L)/(W＊S)，L为螺栓的夹持长度，W为螺栓的弹性模量，S为螺栓的等效截面积。4.根据权利要求1所述的螺栓拧紧扭矩计算及控制方法，其特征在于：步骤S5中还包括确定螺栓拧紧扭矩M的控制限M1，包括：依据公式A+B
m<...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐建辉，
申请(专利权)人：湖南领湃新能源科技有限公司衡阳领湃新能源科技有限公司苏州领湃新能源科技有限公司湖南领湃鼎芯电池研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：