高强度螺栓扭转试验机如何测试扭矩系数与摩擦系数

高强度螺栓扭转试验机用于测试高强度螺栓的扭矩系数、摩擦系数、扭矩轴力、抗扭强度、扭转破坏、预紧力等各种力学性能测试。

高强度螺栓作为风电机组主要的连接方式之一，应用在轮毂、齿轮箱、叶片连接、塔筒连接等诸多关键部位，螺栓的安全关系到整个风电机组的安全可靠运行。在风电机组中使用高强度螺栓，就是为了获得较高的预紧力，但螺栓质量、装配方法、拧紧工具、操作者都会影响到比较终螺纹的连接质量，从而影响螺栓的预紧效果。本文主要探讨螺栓上紧时需要重视的两个重要系数，扭矩系数和摩擦系数。
Ⅰ 扭矩系数K
螺栓上紧扭矩T与轴向力F有如下的关系：
T=K•D•F
其中D为螺栓公称直径，K称作扭矩系数。
扭矩系数K，是一个由实验确定的常数。它的值取决于螺纹副的几何形状以及螺纹副的摩擦情况。从公式中可以看出，扭矩系数K决定了在上紧扭矩的转化中轴向力所占的比例，因此这个系数对螺栓紧固的研究非常重要。
首先，紧固件的几何形状决定了多大的上紧扭矩可以产生一个特定的预紧力，这里，螺距是一个决定性因素。螺栓是一个几何体，它相当于一种“螺旋上升的平面” ，因此影响了整个螺纹连接中力的分布情况（《实现螺栓可靠装配的10个步骤》.

第二个影响因素是摩擦情况，能让摩擦发生变化的因素都能对扭矩系数产生影响，例如螺栓表面是否有润滑剂，如果选择了润滑剂，润滑剂的种类和具体应用工艺的变化也都会对系数K产生影响。
随着螺纹表面摩擦条件的不同，转化的预紧力也不相同。螺栓润滑条件越好，同一预紧扭矩下转化的预紧力就越大，即扭矩系数K越小。我们在上紧过程中需要的是稳定适中的预紧力，即需要一个稳定的扭矩系数K来保证同一法兰面预紧力的均一性。在上紧扭矩T相同的条件下，K值过大，则转化的预紧力太小，达不到设计的预紧要求；K值过小，则会放大误差，由于整个操作、监测等的系统性误差，如扭矩扳手就有±4%的误差，易导致轴力过载，螺纹连接副失效；K值不稳定，则转化的预紧力不一致，容易形成应力集中。使用润滑剂能够使螺栓扭矩系数的稳定性和一致性大大提高，有效避免这些风险，因此风电行业内针对有较高扭矩要求的螺栓广泛采用抗咬合润滑剂。