扭矩简介

何为扭矩？
扭矩是使物体绕轴心旋转或具有旋转趋势的力系统。

扭矩测量
想象有人用一支一米长的杆子，在其一端加上套筒去锁紧一个螺栓。如在杆子的另一端施加10公斤的力，那么就会产生一个10
Kgf.m的扭矩在螺栓的中心轴线上。

在国际单位制（S.I.测量系统）中，力是以N（牛顿）来表示而不是公斤力（kgf），它们之间的单位换算是1kgf等于9.807N，因此此人施
加了98.07(N·m)的扭矩。

扭矩控制的重要性
虽然将两个或两个以上的物体结合在一起的方法很多，其中由螺纹方式来组合和分解是容易而理想的选择。

螺纹结合主要是使夹紧物体的力必须大于使它们分开的
力，而螺栓须处于固定的应力下且不受疲劳载荷的影响。

但是如果初始的张力太小，作用在螺栓上的不同方向的负
载会很快让螺栓松脱；如果初始张力太大，锁紧的过程可
能导致螺栓失效。由此可见，螺栓可靠度完全依赖正确的
初始张力，实际上大部分确认初始张力的方式是由规格来
要求和控制结合的扭矩。

螺栓张力
当螺母和螺栓锁紧时，会产生张力到螺栓上，此时会有一
个相对的力量产生，压缩到物体上进而将二者紧密结合。
通常由测试来验证螺栓的负载，最初大多使用所知的屈服
点来测试负载，基本上螺栓锁紧的力量是介于屈服强度值
的75%-90%。

在螺栓连接处的摩擦力
当一个螺纹结合是在锁紧的情况下，螺栓头底部和螺纹处的摩擦将影响螺栓张力的大小。一般来说可以接受在克服螺栓头底部和
表面的摩擦时相当于50%的扭矩消耗及其他30%-40%的扭矩损失在克服螺纹处的摩擦，仅剩下10%的扭矩才能有效的作用在锁
紧上。

多达90%的施加扭矩的都因为摩擦因素而消耗掉，表面状况与润滑在扭矩对张力的关联性上会有相当的影响，随着不同表面摩擦系数的改变将有不同的结果。综合一般重点可知：

• 大部分的扭矩锁紧装置都不会使用垫圈，因为螺母与垫圈或垫圈与结合表面在锁紧过程中相对作用的结果会改变摩擦半径而影响扭矩对张力的关联性。当一个大的轴承表面需要使用凸缘螺母与螺栓时，则可利用垫圈来帮助结合，为了有利于螺栓，一般常使用硬的垫圈来提供较低且稳定的摩擦。

• 使用去油膜的螺栓会降低给定扭矩下所提供的张力，而且可能在到达所需求的张力前螺栓就已经断裂了。

• 由石墨、二硫化钼和蜡所组成的高级润滑剂会减少摩擦力。除非特定的锁紧扭矩需要使用，否则可能导致张力过大而使螺栓产生失效。然而，在控制管理下，较低扭矩的锁紧工具可以使用润滑剂来帮助使其能以较低的扭矩产生所需的张力。

• 螺栓可能会因外观或防腐蚀因素而电镀，这些表面处理会影响摩擦系数和扭矩对张力的关联性。

• 螺栓上的摩擦扭矩常被用来减少因振动产生的锁紧失效。像防松螺母被用来确保锁紧扭矩。

表中概略的提供表面处理与润滑的相对摩擦系数，作为计算锁紧扭矩时所应乘上摩擦系数值的参考。

锁紧至屈服点
较小外径螺栓锁紧至其屈服点可提供稳定较高的预负载，尤以螺栓在重复受到使其逆转松脱的外力时可减少螺栓僵硬和疲劳负
荷，例如：气缸头和连杆。理论上，一个螺栓锁至屈服点会更坚固且更能抗疲劳破坏，而其屈服点大小与螺栓材料本身和制造处理
有关。

下面的方法可精密计算出螺栓的屈服点。

扭转不等于锁紧
如我们所知，螺栓的临界因素是张力而非扭矩，用扭转方式间接获得张力将螺栓锁紧结合的方式是能符合现在的需求。
然而，在使用机器结合过程中建立一个适当的张力来获得更高的安全性或基于成本考虑是有其必要的。不同形式的螺栓或垫圈使用方式也不相同。其中最有效的方式是利用超声波在螺栓锁紧的过程中量测其拉伸长度，这正是诺霸产品USM-3的测量原理。

推荐最大扭矩值
本指南是针对一般用途而设。特殊用途，则需更深入咨询。以下为基本假设：
a.全新的螺栓符合标准。无镀层物或润滑。（正常保护油脂薄膜除外）
b.负荷达螺栓90%的屈服强度。
c.摩擦系数为0.14。
d.最终的锁紧时能够平滑缓慢的完成。
如对螺母或者螺栓使用润滑油，则扭矩需乘以相应的适当因子。（参见之前页面表格）
此外，使用诺霸网站上的扭矩/张力软件可轻松修改拧紧及摩擦情况。