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(gè)小小的螺母,一直是機(jī)械設(shè)計(jì)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(gè)方面來分析:實(shí)際上,螺栓斷裂絕大多數(shù)情況都是因?yàn)樗蓜佣鴶嗔训模唧w是由于松動而被打壞的,。因?yàn)槁菟ㄋ蓜哟驍嗟那闆r和疲勞斷裂的情況大體相同,,最后,我們總能從疲勞強(qiáng)度上找到原因,,實(shí)際上,,疲勞強(qiáng)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(qiáng)度,。
01
螺栓斷裂不是由于螺栓的抗拉強(qiáng)度
以一只M20×80的8.8級高強(qiáng)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(dá)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(qiáng)度是足夠的,不可能因?yàn)槁菟ǖ膹?qiáng)度不夠而損壞,。
02
螺栓的斷裂不是由于螺栓的疲勞強(qiáng)度
螺紋緊固件在橫向振松實(shí)驗(yàn)中只需一百次即可松動,,而在疲勞強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)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(qiáng)度的萬分之一時(shí)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?yàn)槁菟ㄆ趶?qiáng)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(jìn)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(jì)算,預(yù)緊力高達(dá)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(qiáng)度不夠,,因而大都采用加大螺栓直徑強(qiáng)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(shí)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,。”
螺栓松動原因分析
螺紋聯(lián)接 按自鎖條件設(shè)計(jì):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(shí) 螺旋副摩擦力F會減小或瞬時(shí)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(yùn)動,,或增大相對運(yùn)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(jī)械防松和永久防松,。其中,機(jī)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(gè)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(gè)摩擦力,,產(chǎn)生阻力矩,從而防止螺母松動,。同時(shí)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(jī)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(shí)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(diǎn)焊,、鉚接、粘合等,。這種方法在拆卸時(shí)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(jī)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(diǎn)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。