转速对摩擦系数和扭矩的影响

为了高质量的完成装配过程，一方面需要高精度的拧紧工具，合理的装配工艺；另一方面还需要连接副稳定的扭矩系数，

然而，螺栓在紧固过程中所出现的各种问题，仍然影响着紧固的质量。

扭矩法安装，研究拧紧转速对扭矩，扭矩系数的影响，加之转速导致的粘滑现象，并根据实验结果，控制拧紧速度的必要性。

1 理论分析

1.1 拧紧速度对扭矩的影响

Er：转动动量J： 转动惯量w：角速度m：质量r： 转轴半径由能量公式可知：质量，转轴半径，转速，是转动动量的原因。

如果同一把电枪，转速增大，转动动量就会增大，停枪的时间就会增加，转过的角度就会增加，扭矩进而增大。

1.2 拧紧速度对扭矩系数的影响

螺栓与拧紧过程中，螺栓表面与对手件表面摩擦，导致接触表面的磨损，摩擦产生温度的升高，在拧紧速度低时，只是图层表面的磨损产生的压痕，这时接触表面的温度很低，不易生成氧化膜，摩擦系数较大；

在高速度拧紧时，接触表面会产生大量的热量，引发氧化膜的生成，导致摩擦系数较低。

关于转速导致摩擦系数的变化，张和平一文中也有介绍。

1.3 斜率（扭矩v转角）与扭矩系数

螺栓在拧紧过程，转角的大小一方面是由螺栓的伸长与对手件的压缩共同决定的，在一定的轴力下，扭矩大小是扭矩系数决定的，可知斜率与扭矩系数有一定关系：

P：螺距D：螺纹外径Z：连接副刚度K：扭矩系数

以上公式可知：扭矩系数越大，斜率越大，这为下文评估摩擦系数的大小，做理论基础。

2 实验测试

2.1 实验信息

2.2实验安装图及零件图

图 1 实验安装图设备为：MC950 瞬时记录分析仪设备由：

图 2 实验样品此实验中，电枪只做驱动设备，统计数据的是加载的160Nm扭矩传感设备。

2.3 实验要求

螺栓定扭，安装在50Nm和80Nm，共分 7 组：1-5 组，安装在80Nm；6-7 组，安装在50Nm，每组样品数量 5pcs，转速设置：15rpm, 30rpm, 50rpm, 100rpm, 200rpm。

3 实验结果与分析

3.1 实验曲线图

图 3 定扭80Nm，转速15rpm

图 4定扭80Nm，转速30rpm

图 5 定扭80Nm，转速50rpm

图 6 定扭80Nm，转速100rpm

图 7 定扭80Nm，转速200rpm

图 8 定扭50Nm，转速15rpm

图 9 定扭50Nm，转速100rpm

3.2 实验数据

3.3 实验分析

将实验数据，做成直方图，如下：

图 10 定扭80Nm，最终扭矩

图 11 定扭80Nm，曲线斜率

图 12 定扭50Nm，最终扭矩

图 13 定扭50Nm，曲线斜率

从以上结果分析，随着拧紧速度的增加，最终扭矩增加，斜率减小，

从公式 3，扭矩系数与曲线的斜率成正比关系，随着拧紧速度的增加，扭矩系数是减小的。从图 4-图 7 看出，曲线有粘滑现象，转速在200rpm，五颗螺栓都发生了粘滑，表明：高转速、高扭矩，会加速粘滑的产生。

4 实验结论

结论如下：

01 拧紧速度对拧紧结果有影响，随着拧紧速度的增加，扭矩整体增加。

02 拧紧速度对扭矩系数有影响，随着拧紧速度的增加，扭矩系数整体减小。

03 高转速，高扭矩会加速粘滑现象的产生。