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    終于明白了——螺紋防松其實是在防止螺栓斷裂
    2020-09-11

     螺栓松動是常有的事,但若不注意,往往會引起設備振動、部件損壞,甚至人員傷亡。如何擰緊一個小小的螺母,一直是機械設計中長盛不衰的話題,大家比較了解的,例如日本的偏心螺母、唐氏螺母和中國自緊王螺母,但我們今天不講這些緊固件界的明星,我們來聊聊工作中最基本的固定螺母的方法。
    螺栓為什么越擰越緊呢?
    一般情況下,我們對于螺栓斷裂從以下四個方面來分析:
    第一、螺栓的質量
    第二、螺栓的預緊力矩
    第三、螺栓的強度
    第四、螺栓的疲勞強度
        實際上,螺栓斷裂絕大多數情況都是因為松動而斷裂的,具體是由于松動而被打壞的。因為螺栓松動打斷的情況和疲勞斷裂的情況大體相同,最后,我們總能從疲勞強度上找到原因,實際上,疲勞強度大得我們無法想象,螺栓在使用過程中根本用不到疲勞強度。
    一、螺栓斷裂不是由于螺栓的抗拉強度:
       以一只M20×80的8.8級高強螺栓為例,它的重量只有0.2公斤,而它的最小拉力載荷是20噸,高達它自身重量的十萬倍,一般情況下,我們只會用它緊固20公斤的部件,也只使用它最大能力的千分之一。即便是設備中其它力的作用,也不可能突破部件重量的千倍,因此螺紋緊固件的抗拉強度是足夠的,不可能因為螺栓的強度不夠而損壞。

    二、螺栓的斷裂不是由于螺栓的疲勞強度:


        螺紋緊固件在橫向振松實驗中只需一百次即可松動,而在疲勞強度實驗中需反復振動一百萬次。換句話說,螺紋緊固件在使用其疲勞強度的萬分之一時即松動了,我們只使用了它大能力的萬分之一,所以說螺紋緊固件的松動也不是因為螺栓疲勞強度。
    三、螺紋緊固件損壞的真正原因是松動:
        螺紋緊固件松動后,產生巨大的動能mv2,這種巨大的動能直接作用于緊固件及設備,致使緊固件損壞,緊固件損壞后,設備無法在正常的狀態下工作,進一步導致設備損壞。
    受軸向力作用的緊固件,螺紋被破壞,螺栓被拉斷。
    受徑向力作用的緊固件,螺栓被剪斷,螺栓孔被打成橢圓。
    四、選用防松效果優異的螺紋防松方式是解決問題的根本所在:
        以液壓錘為例。GT80液壓錘的重量是1.663噸,其側板螺栓為7套10.9級M42螺栓,每根螺栓的抗拉力為110噸,預緊力取抗拉力一半計算,預緊力高達三、四百噸。但是螺栓一樣會斷,現在準備改成M48的螺栓,根本原因是螺栓防松解決不了
       螺栓斷裂,人們最容易得出的結論是強度不夠,因而大都采用加大螺栓直徑強度等級的辦法。這種辦法可以增加螺栓的預緊力,其摩擦力也得到了增加,當然防松效果也可以得到改善,但這種辦法其實是一種非專業的辦法,它的投入太大,收益太小。
    總之,螺栓是:“不松不斷,一松就斷?!?/span>
    螺栓松動原因分析

        螺紋聯接 按自鎖條件設計:ψ ≤ρv,螺紋副中產生的摩擦副使螺栓自鎖從而緊固螺栓,所以靜載下連接不會自行松脫。但是在沖擊、振動、變載荷下、溫度變化較大時 螺旋副摩擦力F會減小或瞬時消失。這種現象若反復出現,連接螺栓就會逐漸松動。螺紋緊固件松動后,產生的動能mv2,受軸向力作用的緊固件,螺紋被破壞,螺栓被拉斷。受徑向力作用的緊固件,螺栓被剪斷,螺栓孔被打壞 。


    螺栓防松原理:限制螺紋副之間的相對運動,或增大相對運動的難度。
    常用防松方法介紹
         螺栓常用的防松方法有三種:摩擦防松、機械防松和永久防松。機械防松和摩擦防松為可拆卸防松,而永久防松稱為不可拆卸防松。常用的螺母防松方法有三種:摩擦防松、機械防松和永久防松。
         螺栓常用的防松方法有三種:摩擦防松、機械防松和永久防松。其中,機械防松和摩擦防松稱為可拆卸防松,而永久防松稱為不可拆卸防松。
    No.1 摩擦防松

    1.彈簧墊片防松


       彈簧墊圈的防松原理是在把彈簧墊圈壓平后,彈簧墊圈會產生一個持續的彈力,使螺母與螺栓的螺紋連接副持續保持一個摩擦力,產生阻力矩,從而防止螺母松動。同時彈簧墊圈開口處的尖角分別嵌入螺栓和被連接件表面,從而防止螺栓相對于被連接件回轉。
    2.對頂螺母(雙螺母)防松

    3.自鎖螺母防松


        螺母一端制成非圓形收口或開縫后徑向收口。當螺母擰緊后,收口脹開,利用收口的彈力使旋合螺紋間壓緊。

    4.彈性圈螺母防松


    No.2 機械防松

    1.槽型螺母和開口銷防松



    2.止動墊片


    3.串聯鋼絲防松


    No.3 永久防松
       常用的永久防松有:點焊、鉚接、粘合等。這種方法在拆卸時大多要破壞螺紋緊固件,無法重復使用。
       此外還有其他防松方式,如:在旋合螺紋間涂液體膠粘劑、在螺母末端鑲嵌尼龍環、鉚沖防松等。機械防松和摩擦防松稱為可拆卸防松,而永久防松稱為不可拆卸防松。
    1、沖邊法防松
    螺母擰緊后在螺紋末端沖點破壞螺紋。

    2、粘合防松—螺母防松液


    將螺母防松液涂抹在螺栓擰緊處,再擰上螺母,自行固化后,防松效果良好。



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