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如何防止螺栓連接松動?分享原理及方法

來源: 時間:2021-01-12 15:25:10 瀏覽次數:

螺栓連接在變載、振動和沖擊作用下,以及工作溫度變化很大時可能松動。由松動引起連接預緊力減小甚至尚失,從而不能保證連接的緊密性,甚至造成連接松脫或連接中各件過早發生疲勞破壞,最后導致機器或裝備等發生嚴重事故。

螺栓連接在變載、振動和沖擊作用下,以及工作溫度變化很大時可能松動。由松動引起連接預緊力減小甚至尚失,從而不能保證連接的緊密性,甚至造成連接松脫或連接中各件過早發生疲勞破壞,最后導致機器或裝備等發生嚴重事故。

(一)松動原理

一般螺栓螺母均采用普通螺栓,由于在靜載荷下,螺栓升角小于螺栓副的當量摩擦角。所以螺栓螺母螺栓副滿足自鎖條件,再加上擰緊后螺母(或螺栓)與被連接件或墊圈支撐面之間的摩擦,因此,如果不是支撐面壓陷過深,在靜載荷下都能保證連接不松動。

螺母在開始松動時,要克服螺栓力矩和螺母支撐面力矩的阻礙。在螺栓預緊力Qp的作用下,總的阻止螺母松動的力矩T’使螺母松動的力矩大小與此相等,T’近似等于擰緊力矩T的80%??梢哉J為,以力矩T擰緊的螺栓連接,只要作用在螺母或螺栓頭部的松動力矩不大于0.8T,連接就不會發生松動。但在變載、振動和沖擊作用下,螺栓副的摩擦系數急劇下降,且螺栓副和螺母支撐面處的摩擦阻力會瞬間消失。螺栓副不能滿足自鎖條件而有微量滑動,導致螺母回轉,這樣多次重復就會導致螺栓連接松動。

在螺母受壓的受拉螺栓連接中,當拉力作用時,由于螺栓牙側面正壓力的徑向分力使螺母母體徑向擴張;而螺栓栓桿則徑向收縮,因此螺栓副間醬油微量滑動。實驗證明,當有此徑向相對滑動時,螺母相對于螺栓回轉的切向滑動很容易產生。這種現象重復出現就會導致連接松動。

以上是關于螺栓在拉力載荷作用下從微量相對滑動到回轉而最后導致連接松動原理的兩種分析。

另外即使螺母不回轉,螺母和螺栓頭部與被連接件或墊圈的支撐面由于壓強過大而產生塑性環狀壓陷,并且在使用中這種塑性變形還可能繼續發生,結果使連接的預緊力減小,也可能造成連接松動。

還有螺栓連接中互相接觸面(如螺栓牙側面、各支撐面、被連接件相互接觸面)由于粗糙度、波紋、形狀誤差等,在擰緊時產生局部塑形變形,并且在使用中的外力累積作用下,有一部分變形會繼續發展,這也會導致連接松動。對于某一具體螺栓連接,其松動可能是多種因素引起的,因而涉及的幾種松動原理,其中有主有次。因此防松螺栓連接松動應針對各個因素采取措施,而其根本是防止螺栓副向松動方向相對運動。一般情況增大預緊力是有利于防松的。再如克服上述兩種因塑性變形而松動的常用方法是采用大墊圈以減小壓強和在連接工作一段時間后補擰螺母以消除松動。


(二)防松方法

根據防松原理可以分為靠摩擦力、直接鎖住和破壞螺栓運動副關系三種。1、摩擦防松:在螺栓副間產生一個不隨外力變化的正壓力,以產生一個可以阻止螺栓副相對轉動的摩擦力。這種正壓力可以通過軸向或橫向或同時兩向壓緊螺栓副來實現。2、直接鎖?。河弥箘蛹苯酉拗坡菟ǜ毕鄬D動。3、破壞螺栓副運動關系:在擰緊后采用沖點、焊接、粘結等方法,使螺栓副失去運動副特性而連接成為不可拆卸的連接。

采用細牙螺栓,利用其升角小而達成摩擦防松或同時采取兩種防松方法,互為補充等,都是好的設計構思。航空航天機械用螺栓螺母其螺栓直徑大于10mm的和許多承受變載的機械用螺栓螺母,都采用細牙羅威那的原因之一也在此。

常用螺栓連接防松方法,對螺釘連接和雙頭螺柱連接也適用。

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