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摘 要：提升阀产品检测扭力时螺纹堵头容易拉断，这主要受螺纹堵头材料和接触面积的影响，通过对其影响因素进行分析，减少螺纹堵头的损坏，提高检测效率。

关键词：提升阀；扭力；检测

1、前言

提升阀产品的内螺纹部分为钢件，与合金部分钎焊焊接而成，客户要求对其钢件的焊接强度要进行扭力检测（80N·M不松动和脱落）。扭力的检测在车床上进行，先产品装在夹具体内，再将螺纹堵头旋紧，最后用数显式扭力扳手进行检测。但在检测过程中，经常会出现螺纹堵头在螺纹退刀槽处断裂的情况，断裂部分无法取出导致产品报废，重新制作螺纹堵头又耽误时间，严重影响了检测效率和产品合格率。本文通过对其断裂原因进行分析，提出了改进措施，解决了螺纹堵头经常断裂的问题。

2、预紧力与拉应力分析

这种扭力检测方式与螺栓联接时采用扭力扳手控制预紧力类似，可通过螺栓联接的预紧力和拉应力计算方式来确定扭力检测时螺纹部位承受的预紧力和拉应力大小，螺纹堵头断裂应是其承受的拉应力过大导致，具体可通过计算来进行验证。

由上面的计算公式可以看出，在拧紧力矩不变的情况下，对预紧力和拉应力影响最大的是压块环形端面外径和内径尺寸，若环形端面外径保持不变，环形端面内径逐渐变小会使预紧力和拉应力逐渐变大，若环形端面内径保持不变，环形端面外径逐渐变小也会使预紧力和拉应力逐渐变大。下面分两种情况进行验证：一种是内螺纹钢件部分未被拉出，螺纹堵头端面未接触到钢件端面；另一种是内螺纹钢件被拉出。

（1）内螺纹钢件部分未被拉出，螺纹堵头环形端面未接触到钢件端面

①若环形端面外径不变，环形端面内径逐渐变小，带入公式（1）和（2）计算结果如下表1所示。

②若环形端面内径不变，环形端面外径逐渐变小，带入公式（1）和（2）计算结果如下表2所示。

由第四强度理论可知，预紧状态的危险截面拉应力应满足：

[σ]：许用拉应力，单位：MPa

σs ：材料的屈服极限，单位：MPa

S：安全系数，一般取1.2～1.5（本次计算取1.3）

由表1结合公式（3）、（4）可以得出，在螺纹堵头环形端面环宽最窄时，螺纹堵头材料应满足屈服极限σs ≥1107.31MPa，符合條件的常用材料有17-4PH；在螺纹堵头环形端面环最宽时，螺纹堵头材料应满足屈服极限σs ≥982.07MPa，符合条件的常用材料有42CrMo和17-4PH。

参考用户的检测和装配方式，环形端面外径约为30，内径约为20，经计算得出预紧力 =28620.17N，拉应力σ=819.69MPa，若要保证检测扭力达到80N·m，螺纹堵头材料应满足屈服极限σs ≥1065.59MPa，适合做螺纹堵头的常用材料有17-4PH。

（2）内螺纹钢件部分被拉出

当内螺纹钢件部分被拉出，则螺纹堵头环形端面的接触面积变大，此时环形端面内径为10，随着环形端面外径逐渐变小，预紧力和拉应力将逐渐增大。在螺纹堵头环形端面环宽最窄时，螺纹堵头材料应满足屈服极限σs ≥1769.46MPa，符合条件的材料非常少，常用材料基本都被拉断；在螺纹堵头环形端面环宽最宽时，螺纹堵头材料应满足屈服极限σs ≥1204.23MPa，符合条件的常用材料有45CrNiMoVA。

参考用户的检测和装配方式，环形端面外径约为30，经计算得出预紧力F0 =31743.12N，拉应力σ=909.13MPa，若要保证检测扭力达到80N·m，螺纹堵头材料应满足屈服极限σs ≥1181.87MPa，适合做螺纹堵头的常用材料有45CrNiMoVA。

虽然可以选用屈服强度大的材料做螺纹堵头，但当内螺纹钢件被拉出后，不论环形端面接触面积大小如何，危险截面处的拉应力都比螺纹堵头环形端面未接触到钢件端面时的预紧力和拉应力大很多。所以，应避免钢件被拉出，若钢件可能被拉出，也要学会判断，当钢件已被拉出，就不要再继续施加扭力，否则螺纹堵头就会被拉断。

4、结束语

通过对扭力检测过程进行分析，了解了接触面面积与预紧力和拉应力关系，目前解决了检测过程中螺纹堵头断裂的问题，但是如何保证钢件与合金的焊接强度才是下一步研究的重点方向。