ICS 53.100 CCS P 97 B 中华人民共和国机械行业标准 JB/T15177—202X 土方机械 螺栓连接预紧力检测 Earth-moving machinery - The pre-tightening force test methods of bolt connection （报批稿） 20××-x×-x×发布 20××-×-××实施 中华人民共和国工业和信息化部发布 JB/T15177—2024 螺栓连接预紧力检测 土方机械 1范围 本文件描述了土方机械用螺栓连接预紧力的4种检测方法。 本文件适用于螺栓连接的预紧力检测。 2规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款，其中，注日期的引用文件， 仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本 文件。 GB/T16823.2螺纹紧固件紧固通则 GB/T16823.3一2010紧固件扭矩-夹紧力试验 GB/T16825.1金属材料静力单轴试验机的检验与校准第1部分：拉力和（或）压力试验机测 力系统的检验与校准 3术语和定义 GB/T16823.2和GB/T16823.3界定的术语和定义适用于本文件。 4检测通用要求 4.1常用预紧力检测方法包括超声波检测、机械接触式检测、应变片检测、压力传感器检测，根据检 测部位的结构形式、空间布置及尺寸，不同预紧力检测方法的适用范围可参考附录A。 4.2实验室检测环境温度推荐25℃C±5℃ 4.3抽样样本最小数量见附录B 4.4试验螺栓应清洁和干燥，螺纹不应有磕碰伤。 5超声波检测法 5.1仪器设备 5.1.1超声波测量装置 试验所用超声波测量装置应经过校准/检定合格，并在有效期内。超声波测量装置精度应为3%~5%， 超声波测量装置应包含温度补偿接口。超声波法预紧力检测示意图见图1。 超声波发生器 店 超声波数据 试验螺栓 采集系统 被夹持零件 000 螺母 图1超声波法预紧力检测示意图 3 JB/T15177-2024 5.1.2 预紧力标定的试验夹具 螺栓连接预紧力标定的试验夹具应符合GB/T16823.32010中6.2的要求。 5.2试验螺栓 试验用螺栓为检验合格后的螺栓，试验前螺栓头部和尾部需加工成平面，尺寸公差示意图见图2， 尺寸公差按表1的规定。加工完成后，宜立即使用，否则应做防尘及防磕碰处理。 AMDb LtA ItA d" 基准A应尽可能靠近头部，并在距头部0.5d以内；基准A可以是光杆或螺纹部分，但不应包括螺纹收尾或头下圆角 半径部位。 bMD表示以螺纹大径轴线为基准轴线。 图2螺栓预处理尺寸公差示意图 表1 螺栓预处理尺寸公差 公称直径d/mm 6≤d≤10 10<d≤16 16<d≤27 27<d 公差t/mm 0.05 0.08 0.14 0.26 5. 3 试验步骤 螺栓预紧力标定 5.3.1 螺栓预紧力标定按如下步骤进行： a） 检查预处理好的试验螺栓数量和状态； b） 选择相匹配量程的拧紧工具、压力传感器（压力传感器检测精度应≤1%），并配置好超声波 测量装置； 螺栓旋入试验支承圆盘内螺纹孔或实际试验螺母，调整压力传感器上垫块的厚度，确保螺栓夹 持长度与实际连接相同； d）拧紧螺栓至规定扭矩，记录螺栓预紧力和超声波测试装置的超声波传播时间差，如无特殊说明， 应拧紧至螺栓保证载荷的75%； 重复步骤a）至步骤d），完成所有样本螺栓预紧力标定试验； e) f）拟合生成螺栓预紧力标定曲线，获取标定值K，即图中曲线斜率。标定曲线图例见图3。 4 JB/T15177-2024 超声波发生器 30 20 100 150 200 50 疗紧前后超声波传播时间差（ns） 图3采用超声波测量标定曲线图例 5.3.2螺栓预紧力试验 5.3.2.1实验室条件下 实验室条件下按如下步骤进行： a）检查预处理好的试验零件数量和状态； b）安装试验螺栓到夹具、T型槽台或土方机械产品上，且应装夹牢固，优先保证测试螺栓的位置 为竖直或水平； c）选择相匹配量程的拧紧工具，并配置好超声波测量装置； d）若无特殊要求，应在螺栓拧紧前15min内进行回波时长清零，即以此时螺栓回波时长作为零位 基准，并记录此时的温度，若后续螺栓预紧力测试时，超过此基准温度±5℃C时应进行温度补 偿。温度补偿方法参见各超声波测量装置设备的使用说明书，可使用设备供应商推荐的理论补 偿系数，或采用温度补偿试验获取修正值； 注：温度补偿试验为将同规格同型号未拧紧螺栓分别于温度改变前后环境下测量超声波往返时间，获取此往返时间 的变化量，即修正值，待测螺栓测量的超声波传播时间差用此修正值进行修正。 e）若无特殊要求，拧紧工具按照实际装配的参数设置，拧紧螺栓，记录超声波传播时间差； f）重复步骤a）至步骤e），完成所有样本的测试，根据试验数据，计算装配预紧力； g) 根据需求，步骤e）完成后，隔20min一30min再进行样本的测试，记录超声波传播时间差， 重复步骤a）至步骤e）和步骤g），根据试验数据，计算残余预紧力。 5.3.2.2生产现场条件下 生产现场条件下按如下步骤进行： a）检查试验零件数量和状态，对每一个螺栓进行标记； b）根据生产现场实际装配情况在生产线上完成紧固、测量及数据采集，直至完成所有样本的测试 根据试验数据，计算装配预紧力； c）根据需求，进行标记螺栓的跟踪，整机调试完成后再进行样本的测量及数据采集，根据试验数 据，计算残余预紧力。 5.4试验数据处理 超声波传播时间差与预紧力之间的关系如式（1）所示，根据式（1）确定螺栓预紧力： F=K-△t .. (1) 式中： F一一预紧力，单位为牛顿（N）； 5 JB/T15177-2024 K一一标定值，单位为牛每纳秒（N/ns）； △t一一超声波传播时间差，单位为纳秒（ns）。 机械接触式检测法 6 6.1仪器设备 试验所用的螺栓伸长量检测仪应经过校准/检定合格，并在有效期内。螺栓伸长量检测仪检测误差 应≤3%。螺栓伸长量检测仪简图见图4。 10 D 11. 标引序号说明： 1 下测量垫块 2- 试验螺栓； 3 上测量垫块 4 定位板； 5- 框架； 6 导向柱； 7- 弹簧+定位导向柱； 8 数显千分表： 9. 无线传输； 10 -PC机; 11- 手柄。 图4螺栓伸长量检测仪简图 6. 2 试验螺栓 试验用螺栓为检验合格后的螺栓，如有需要，试验前螺栓头部和尾部需加工成平面，加工要求应符 合5.2的规定。 6.3试验步骤 6.3.1实验室条件下 实验室条件下按如下步骤进行： a）检查试验零件数量和状态； b）安装试验螺栓到夹具或土方机械产品上，且应装夹牢固，确保螺栓螺头和螺尾均处于漏出且可 接触状态，优先保证测试螺栓的位置为竖直或水平； 选择相匹配量程的拧紧工具及螺栓伸长量检测仪； c） (P 若无特殊要求，拧紧螺栓至规定扭矩，记录试验数据； e) 重复步骤a）至步骤d），完成所有样本的测试，根据试验数据，获取装配预紧力； f) 根据需求，步骤d）完成后，隔20min一30min再进行样本的测试，记录试验数据，重复步骤a） 6 JB/T15177—2024 至步骤d）和步骤f），根据试验数据，获取残余预紧力。 6.3.2 生产现场条件下 生产现场条件下的步骤按4.3.2.2进行。 6.4试验数据处理 螺栓伸长量与预紧力之间的关系如式（2）所示，根据式（2）确定螺栓预紧力，其中螺栓柔度如式 （3）所示，螺栓柔度计算符号见图5。 F = A1/8, ... 0,=0,+0 +0# +8 (3) 0.5 On (4) E,πd/4 1sh Osh (5) E,元d/4 "g (6) E,πd/4 0.5d 0.4 (7) E,元d/4 E,πd/4 式中： F 预紧力，单位为牛顿（N）； △1 螺栓伸长量，单位为毫米（mm）； 8 s 螺栓整体柔度，单位为毫米每牛（mm/N）： 6 b 螺栓头部柔度，单位为毫米每牛（mm/N）； 4g 螺栓光杆柔度，单位为毫米每牛（mm/N）； 6 ft 螺栓非旋入螺纹柔度，单位为毫米每牛（mm/N）： 8 er 螺栓啮合螺纹柔度，单位为毫米每牛（mm/N）； 弹性模量，与螺栓材质有关，单位为兆帕（MPa）； Es 螺纹外径，单位为毫米（mm）； d- 光杆部分长度，单位为毫米（mm）； Ish deh 光杆直径，单位为毫米（mm）： 螺纹非旋入部分长度，单位为毫米（mm）； d3- 螺纹小经，单位为毫米（mm）。 7 JB/T15177-2024 F/2 图5螺栓柔度计算符号图示 7应变片检测法 7.1仪器设备 7.1. 1 应变片 试验所用的应变片平均电阻值公差应≤0.1%，精度误差≤3%，数据采集频率应≥1000Hz，且信号 灵敏，应变片的试验力值应低于应变极限。应变片法预紧力检测示意图见图6。 应变片数据 应变片 采集系统 试验螺栓 被夹持零件 888888 螺母 图6应变片法预紧力检测示意图 7.1.2拉力机 螺栓预紧力标定用拉力机应符合GB/T16825.1的规定。 7.2试验螺栓 试验用螺栓为检验合格后的螺栓，试验前，将螺栓外表面和螺栓头部进行加工处理，将应变片用特 定胶黏剂粘贴在螺栓外表面上或植入螺栓的中心细孔内。应变片应处于螺栓螺纹光杆或螺栓直径中心部 位。 注：螺栓的中心细孔约Φ1mm，螺栓拉伸强度降低不超过10%。 7.3试验步骤 8