關(guān)于風(fēng)電螺栓扭矩系數(shù)與摩擦系數(shù)的探討

　　因?yàn)槟壳搬槍?duì)螺紋副摩擦系數(shù)的檢測(cè)設(shè)備主要是歐洲尤其是德國(guó)的，檢測(cè)報(bào)告也就以歐洲習(xí)慣的符號(hào)表示，所以這里有必要將歐洲的上緊力矩、預(yù)緊力與摩擦系數(shù)的公式解釋一下：

式中：T—上緊扭矩
　　　F—預(yù)緊力
　　　P—螺距
　　　D0—支承面外徑
　　　d2—螺紋中徑
　　　dh—螺栓通過(guò)的墊圈或支承零件的孔徑
　　　μb—支撐面的摩擦系數(shù)
　　　μth—螺紋摩擦系數(shù)
其中：

式中：Tt ｈ—螺紋扭矩
　　　Tb—支撐面的摩擦扭矩
　　　Db—支撐面摩擦的有效直徑
這里有兩個(gè)摩擦系數(shù)，一個(gè)是支撐面摩擦系數(shù)，一個(gè)是螺紋摩擦系數(shù)，它們分別對(duì)扭矩轉(zhuǎn)換有什么影響呢？我們看一組據(jù)。

　　從檢測(cè)數(shù)據(jù)中可以看出，當(dāng)螺紋摩擦系數(shù)一定時(shí)，Ｋ／ μ隨支撐面摩擦系數(shù)變化小，而當(dāng)支撐面摩擦系數(shù)一定時(shí)，Ｋ／μ 隨螺紋摩擦系數(shù)變化大。也就是說(shuō)，在兩個(gè)摩擦系數(shù)中，要考慮Ｋ值穩(wěn)定，讓軸力符合設(shè)計(jì)范圍并均勻一致，就要對(duì)螺紋摩擦系數(shù)更加關(guān)注，即在實(shí)際裝配操作工藝過(guò)程中對(duì)螺紋摩擦更加重視。在螺母上緊的實(shí)際過(guò)程中，前期在螺母未擰到接觸面時(shí)的松配合情況下，螺母的螺紋朝著螺栓頭的一面與螺栓接觸，而在后期預(yù)緊扭矩上升的過(guò)程中，螺母的螺紋是背對(duì)螺栓頭的一面與螺栓接觸，為了保證在后期有充足的潤(rùn)滑劑填充在螺紋副接觸面之間，從工藝上保證螺紋摩擦系數(shù)的一致性，從而保證扭矩系數(shù)的一致性，進(jìn)而保證預(yù)緊力均勻一致，這里建議在螺栓上涂抹潤(rùn)滑劑時(shí)采用刮涂的工藝，讓牙扣中充滿潤(rùn)滑劑。
　　同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)，在螺栓松動(dòng)時(shí)，往往先是螺栓和螺母的螺紋嚙合部位發(fā)生松動(dòng)，之后才是支撐面的滑動(dòng)。（Tanaka， M.，Hongo， K.， and Asaba， E.， 1982，“ Finite Element Analysis of theThreaded Connections Subjected to External Loads，” Bull. JSME，25， pp.291–298.）也就是說(shuō)，在相同表面狀態(tài)的條件下，螺紋摩擦是弱點(diǎn)，（這從上緊力矩的分配中也可以看出），要考慮防松，我們也要對(duì)螺紋摩擦系數(shù)多關(guān)注一些，與檢測(cè)數(shù)據(jù)的表格分析一致。但這并不表明支撐面摩擦就不重要了，因?yàn)楫吘蛊淠Σ琳剂胤峙涞?0％，前述分析是相對(duì)而言的。
　　摩擦系數(shù)增大，則上緊力矩轉(zhuǎn)換成預(yù)緊力的比例減小，要得到相同的預(yù)緊力，上緊扭矩必然需要增大，而過(guò)大的上緊扭矩會(huì)導(dǎo)致工具易損、操作危險(xiǎn)等。摩擦系數(shù)減小，則上緊力矩轉(zhuǎn)換成預(yù)緊力的比例增加，在相同的上緊力矩下，會(huì)引起預(yù)緊力的倍增，如摩擦系數(shù)過(guò)小，則預(yù)緊力與上緊力矩的關(guān)聯(lián)敏感性過(guò)強(qiáng)，會(huì)放大上緊扭矩誤差，易引起過(guò)載；同時(shí)摩擦系數(shù)過(guò)小，在相同的預(yù)緊力條件下，上緊力矩就會(huì)很小，這樣松動(dòng)力矩必然也很小，螺栓易松動(dòng)，風(fēng)電機(jī)組可靠性大大降低。
　　那么摩擦系數(shù)在一個(gè)什么樣的范圍內(nèi)才合適呢？目前筆者沒(méi)有找到可以計(jì)算的公式，只有一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值供大家參考。在德國(guó)，推薦的摩擦系數(shù)范圍是0.07  0.12。這里要注意的是，3個(gè)摩擦系數(shù)都應(yīng)在這個(gè)范圍內(nèi)，即螺紋摩擦系數(shù)、支撐面摩擦系數(shù)以及總摩擦系數(shù)都必須在0.07  0.12 之間。摩擦系數(shù)大于0.12，則上緊力矩會(huì)過(guò)大，小于0.07 則可能導(dǎo)致易松，在這個(gè)范圍內(nèi)，被認(rèn)為是合適、可靠的。
　　綜上所述，我們?cè)诳紤]風(fēng)電螺栓緊固問(wèn)題時(shí)，不能僅僅關(guān)注扭矩系數(shù)K，還要關(guān)注摩擦系數(shù)μ，這才能讓我們的風(fēng)電機(jī)組更安全可靠。