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谈螺纹紧固件连接的防松

2018-11-27 2048



  1、引言

  在机器或设备中,部件的组装、零件的固定及锁紧、定位等常用到螺纹紧固件,我们常用的有螺栓、双头螺柱、螺钉、螺母和垫圈等,螺纹紧固件的正常工作与否会对机器设备的正常运转带来重要影响。由于其具有连接力大、容易装拆和可以反复使用的特点,在各行各业应用十分广泛。但是螺纹紧固件也存在不可忽视的缺点,它在工作过程中可能会发生松动,尤其是在多冲击、高温差、频繁振动的使用环境,更加容易松动,严重时会发生脱落,将直接影响设备的正常运转,降低设备工作效率,甚至导致恶性事故。因此,针对螺纹紧固件松动的原因,采取有效可行的防松措施,在现实应用中具有重要的意义。文章下面将对螺纹紧固件连接松动发生的原因进行详细分析, 在此基础上分析和梳理出常见的螺纹紧固件连接的防松措施,期待对读者有一定的启发作用。

  2. 螺纹紧固件连接松动的原因分析

  螺纹连接在承受工作载荷之前预先受到一个拧紧作用力,叫做预紧力。螺纹紧固件松动是指螺纹连接全部丧失或者部分丧失预紧力,  ,螺纹紧固件连接出现松动的原因主要有以下几个方面。

  (l)初始松动。螺纹紧固件被拧紧后,在工作过程中,例如在振动环境下,它的各个接触面,包括螺纹型面、支承面以及与被连接零件的接触面的粗糙程度会因为不断磨合而减小,从而导致紧固状态产生变化,丧失预紧力,进而发生松动。针对这种情况,需要在螺纹紧固件进行一段时间工作后,检查其紧固状态,再次将其拧紧,使其再具有预紧力。

  (2)支承面被压陷引起松动。当螺栓或者螺母的支承面受到压力太大时,螺栓或者螺母的支承面与被连接零件的接触面会发生压陷变形,这种变形是一种塑性变形,即使压力撤销,也无法再恢复原样,从而导致螺纹紧固件预紧力减小甚至丧失,连接松动。

  (3)螺纹连接的自松动。螺纹连接的自松动是最常见的失效原因。我们知道,当物体置于一斜面时,它受到向下的重力,垂直于斜面的支撑力和平行于斜面的摩擦力,当横向分力大于摩擦力时物体就会沿斜面下滑。螺栓也是同样道理,螺纹是等距螺旋线,任何一段螺纹都是斜线,螺栓受到的压力分解成轴向力和横向分力, ,当螺栓受到振动时,瞬时的横向分力大于摩擦力,螺栓就会沿斜面转动,长时间如此,便会发生松动。

  3. 常见的螺纹紧固件连接的防松措施

  (1)增加螺纹紧固件之间的摩擦力。可以通过增大螺纹紧固件之间或者螺母接触连的摩擦力来防止螺纹紧固件出现松动,它不会受到空间的限制,可以循环地拆卸使用,是迄今使用最为广泛的一个措施。

  (2)采取焊接、涂胶或者冲点铆等手段来破坏螺纹固件的螺纹运动副关系。这种方法会破坏螺纹紧固件原有的结构,使得螺纹紧固件不能重复利用,该方法主要用在一次性使用的螺纹连接之上。

  (3)增加机械固定件。可以利用止动垫圈,开口销等机械固定件来固定和锁紧螺纹紧固件,在重要连接部位广泛地采用这种防松方法,可以有效的防止螺纹紧连接的松动。但此方法生产安装的工序繁琐,螺纹紧固件的重量也会有所增加。

  (4)采用双螺母防松。使用两个相同规格的螺母替代原有的单螺母。这种双螺母装配可以首先采用百分之八十的装配扭矩来拧紧双螺母中的内螺母,然后在利用百分之百的扭矩来锁紧外螺母,这样一来就可以有效的增大两个螺母和螺栓上螺纹的贴合度,可以显著的提高螺纹紧固件防松的摩擦阻力。但是,该方法和第三种方法有一个相同的不足就是会增加螺纹紧固件自身的重量, 另外这种方式对螺母的安装空间也有一定的要求。

  (5)使用弹性垫圈。弹性垫圈主要有弹簧弹性垫圈、波形弹性垫圈、鞍形弹性垫圈以及齿形弹性等类型,使用弹性垫圈的原理主要是利用垫圈所带有的弹簧的外弹力或者翘齿的摩擦力来防止螺纹紧固件连接松动,为螺纹连接提供一定的紧锁作用。使用弹性垫圈防松连接简单,成本低廉,安装使用方便,是广泛采用的防松方式之一。但是值得我们注意的是,弹性垫圈材料容易氢脆,防松的效果一般,在有激烈冲击或震动的部位不宜使用弹垫防松,重要的螺纹连接不能单独使用弹性垫圈防松。

  (6)使用自锁螺母。自锁螺母按功能分类的类型有嵌尼龙圈的、带颈收口的、加金属防松装置的。它们都属于有效力矩型防松螺母,被广泛使用在各种重要连接部位。

  4.螺纹防松的实践

  在实际的应用中, 要分析连接部位的重要性和拆装频率,综合选择防松措施。例如永不拆卸的部件可以使用铆接,焊接,胶接等连接方式。频繁拆卸的可以使用快卸连接件。重要部件的连接,螺纹紧固件只要拆卸一次必须更换,而且要同时采用多种防松方式,以保证连接的安全。螺钉连接尽量保证螺钉在上,螺母在下,这样在螺母松动脱落后,依然能保证连接。

  5. 结束语

  为了合理有效的增加螺纹紧固件连接的紧固效果,防止螺纹紧固件连接在使用过程中脱落,除了以上所阐述的几种方法以外,使用者需要紧密结合螺纹紧固件使用的具体情景,科学分析各类螺纹紧固件连接的防松措施的优缺点,正确合理地选择螺纹紧固件连接的防松方式。另外,需要在实践的过程中不断的积累螺纹紧固件连接的防松经验,对于各类由于螺纹紧固件连接的松动所造成的生产事故要追根究底,发现螺纹紧固件连接的松动的根本原因, 从源头解决螺纹紧固件连接的松动。

  参考文献

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