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金属缠绕垫片的拧紧力矩确定方法

    金属缠绕垫片的结构形式以一种典型的金属缠绕垫片结构为例,分析其拧紧力矩的设计方法。其结构形式如图1所示。溉传感器法兰图I金属缠绕垫片结构示意该结构用于箱内传感器与箱体之问的密封,主要构件包括金属缠绕垫片、传感器法兰以及安装法兰。通过拧紧螺栓由安装法兰和传感器法兰将压紧力传递至金属缠绕垫片上,以实现密封的目的。金属缠绕垫片材料通常采用变形铝及其铝合金,例如1035号铝,它具有强度低、塑性高、耐蚀性高等特点。
    首先介绍目前工业上常使用的基于试验的拧紧力矩设计方法,其实施步骤如下:
    1)测量并记录铝金属缠绕垫片的尺寸;
    2)在0.5-10.0Nm范围,以0.5 Nm为步长施加拧紧力矩,要求通过螺栓对称地施加力矩;
    3)密封箱内充0.4 MPa压力的气体;
    4)用皂泡法和浸液法进行气密性检查,记录3 min内的气泡数量;
    5)按照安装的逆过程从箱体上拆除传感器,取出铝金属缠绕垫片,测量并记录其尺寸;
    6)为排除由金属缠绕垫片以外的因素造成的偶然性试验现象,需要重复上述试验步骤2次。
    金属缠绕垫片在拧紧力矩下发生塑性变形,不允许重复使用,因此重复试验时需更换新的铝金属缠绕垫片。
    试验结果表明:2.0 Nm为该密封结构的拧紧力矩临界值。
    该方法可靠性高,但由于不能直接观察金属缠绕垫片的变形量,且须通过气密性检查来验证金属缠绕垫片的密封效果,需要较多的试验次数,所以试验时问较长、成本较高。
    考虑到基于试验的拧紧力矩设计方法存在的不足,本文采用计算机仿真方法,即通过直接分析金属缠绕垫片的变形量来确定拧紧力矩临界值和设计值。www.xsmifeng.cn

 

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