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发表于 2020-1-17 11:02:27 | 显示全部楼层 |阅读模式

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螺栓防松技术研究

张鹏 贤业飞 崔征宇
中车青岛四方机车车辆股份有限公司 山东 青岛 266111
【中国汽车材料网】摘 要 机械螺栓在使用过程中经常出现松动的情况,一旦出现松动对连接部件产生严重的影响。本文针对螺栓松动的情况,从松动原因着手,分析讨论摩擦防松法、机械防松法、破坏螺旋副防松法等螺栓防松技术。
关键词 螺栓;松动原因;防松技术

机械螺栓连接时目前组装类部件运用最为广泛的一种连接方式,大量的被用于机械制造类行业。螺纹连接以其预紧、连接、持紧、密封等,拆装方便,维修简单等优点被多数人青睐,但是螺栓连接也存在容易松动这个严重的问题。尤其是在一些重要机械上,或者交通运输车辆上,螺栓的松动可能带来不可估量的损失。本文基于螺栓松动这一问题,从螺栓松动原因着手,分析讨论螺栓防松技术[1]。


2 螺栓紧固状态分析

根据装配位置的差异,螺栓受力存在不同,螺栓连接一般存在受剪、受拉,剪拉共同作用三种形式。螺栓连接状态如图1所示,拧紧螺母时,需要克服螺纹副的螺纹力矩T1,以及螺母的承压面力矩T2,因此螺栓的拧紧力矩为:T=T1+T2[2]

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图1 螺栓紧固状态

3 螺栓松动原因分析

螺栓作为机械连接中最广泛的紧固连接方式,自锁原理主要是利用斜面机构。在螺母达到抒紧力矩要求时,预紧载荷会产生横向和纵向的分力,从而使整个结构在连接副和支承面的摩擦作用下自锁,达到不松脱的目的。但是在实际情况中,螺栓连接的部件大部分是在运动中的,螺栓受到外界载荷的变化,尤其是冲击载荷的影响,导致螺旋副的受力平衡状态被破坏,螺栓松脱。螺栓紧固过程中由于施加的紧固力较大,导致螺栓头、螺母与支撑面的产生较大压力,接触面由于压力较大挤压产生塑性变形,螺栓在紧固长度内的拉伸力减小,导致螺母不回转,连接的预紧力降低后螺纹连接失效; 螺栓长期受载荷、振动、冲击等影响可能导致在某瞬间螺栓存在连接作用力瞬间消失的状态,导致螺母出现自动回旋,致使螺纹连接失效[3]。


4 防松技术研究
4.1 摩擦式防松法

摩擦式防松法指的是利用螺纹连接副之间摩擦力来阻止螺纹松动。最常见的事在螺栓连接部位加装各类型垫片,如弹簧垫片,见图2所示。利用弹簧垫片收口的弹力压紧旋合的螺纹产生接触面的压力,增大接触面的摩擦,阻止螺旋副的相对转动可有效起到防松作用。

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4.2 机械式防松法

机械式防松法是在螺纹连接达到一定的预紧力之后,外部增加一个或几个刚性限位结构来达到防止螺纹松脱的效果。机械式防松法要求螺纹连接副中的内外螺纹紧固件都具有限位结构最常见的形式为捆绑放松铁丝进行机械限位,利用铁丝的拉紧力防止螺栓松动,如图2所示。

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图2 防松铁丝

4.3 结构式防松法

结构式防松法与机械式防松法区别在于,它并不是通过第H方零部件的外在载荷而起到防松作用,而是改变螺纹紧固件的原结构,使其变为一种特有的结构巧形式,从而达到防止螺纹连接松脱的效果。比较常用的有对顶双螺母、齿面螺母、弹性螺母、模型螺纹等。


4.4 破坏式防松法

破坏式防松法的关键点是破坏螺纹连接结构,主要所采取的手段是焊接,从而使螺纹连接件的局部螺纹产生变形,使得变形的局部内外螺纹之间的正常关系受到破坏,从而形成了连接紧固件之间不可逆转的装配关系,是最为传统的防松方法。破坏式防松法的优点是防松可靠性高,采取这种方式后,几乎不会出现螺纹松脱的现象,但是其不足也比较明显,螺纹紧固件之间因为行程了不可逆转的关系[4]。


5 结束语

螺栓连接时目前最普遍的连接方式,使用螺纹连接能够实现操作简单,成本低廉,可拆卸性强等优点。本文从螺栓受力情况,松动原因着手,分析谈论了螺栓防松技术,希望通过本文的研究,为螺栓放松技术提升提供参考。




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