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終于明白了,螺紋防松其實是在防止螺栓斷裂

螺栓松動是常有的事,但若不注意,往往會引起設(shè)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(shè)計中長盛不衰的話題,今天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(zhì)量
第二、螺栓的預(yù)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(shù)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。
 

01

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(shè)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。

 

02

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(fù)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。

 

 

03

螺紋緊固件損壞的真正原因是松動

 

螺紋緊固件松動后,產(chǎn)生巨大的動能mv2,這種巨大的動能直接作用于緊固件及設(shè)備,致使緊固件損壞,緊固件損壞后,設(shè)備無法在正常的狀態(tài)下工作,進一步導(dǎo)致設(shè)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。

 

04

選用防松效果優(yōu)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(cè)板螺栓為7套10.9級M42螺栓,每根螺栓的抗拉力為110噸,預(yù)緊力取抗拉力一半計算,預(yù)緊力高達三、四百噸。但是螺栓一樣會斷,現(xiàn)在準(zhǔn)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(jié)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(yù)緊力,其摩擦力也得到了增加,當(dāng)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(yè)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(lián)接 按自鎖條件設(shè)計:ψ ≤ρv,螺紋副中產(chǎn)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(xiàn)象若反復(fù)出現(xiàn),連接螺栓就會逐漸松動。螺紋緊固件松動后,產(chǎn)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。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。

 

01

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(chǎn)生一個持續(xù)的彈力,使螺母與螺栓的螺紋連接副持續(xù)保持一個摩擦力,產(chǎn)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(zhuǎn)。

 

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(dāng)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

 

 

螺紋旋入處嵌入纖維或尼龍來增加摩擦力。該彈性圈還起防止液體泄漏的作用。

 

02

機械防松

 

1.槽型螺母和開口銷防松

 

 

2.止動墊片

 

螺母擰緊后,將單耳或雙耳止動墊圈分別向螺母和被聯(lián)接件的側(cè)面折彎貼緊,實現(xiàn)防松。

 

3.串聯(lián)鋼絲防松

 

 

用低碳鋼鋼絲穿入各螺釘頭部的孔內(nèi),將各螺釘串聯(lián)起來,使其相互制動。

 

03

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(fù)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(huán)、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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