螺紋連接件防松分析

【摘 要】螺紋連接是典型的機(jī)械連接方式，它是利用螺紋零件構(gòu)成的可拆連接，應(yīng)用很廣。本文先是對螺紋類型進(jìn)行歸納羅列，再是通過對螺紋緊連接松動的危害、原因， 防松措施及其應(yīng)用等進(jìn)行了討論，得出了影響螺紋連接防松的三個因素。螺紋連接防松技術(shù)是自動生產(chǎn)設(shè)備可靠工作的基本保證，應(yīng)當(dāng)引起重視。

【關(guān)鍵詞】螺紋連接 連接類型 防松

隨著改革開放， 我國引進(jìn)了許多先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備。在機(jī)械工程實(shí)踐中普遍采用螺紋連接，傳遞力和扭矩。在接觸表面的相互作用包括兩個部分：一是垂直于接觸面方向，另一是沿接觸面的切向方向。螺紋緊固件連接具有易裝拆、可反復(fù)使用的特點(diǎn)， 其缺點(diǎn)是在工作裝態(tài)下可能會產(chǎn)生松動， 特別是在振動、沖擊、變載荷以及溫差過大的情況下， 甚至螺母脫落， 使設(shè)備失去原有的工作能力，嚴(yán)重時產(chǎn)生惡性故障。因此， 找出螺紋緊固件連接松動的原因， 采取有效防范措施， 是設(shè)計、選用螺紋緊固件的重要任務(wù)之一。

1 螺紋連接分類應(yīng)用

螺紋緊固件常為標(biāo)準(zhǔn)件，常用的有螺栓、雙頭螺栓、螺釘和緊定螺釘?shù)取?/p>

1.1螺栓連接

螺栓連接分為受拉螺栓和受剪螺栓。受拉螺栓也稱普通螺栓，這種螺栓無需在被聯(lián)件上加工螺紋孔，裝拆方便，用于兩被聯(lián)件均不太厚的場合。受剪螺栓也稱鉸制孔螺栓，除起聯(lián)接作用外，還起定位作用。

該種連接無需再被連接件上切制螺紋。使用時不受被連接件的限制，構(gòu)造簡單，拆裝方便，應(yīng)用最為廣泛?？梢赃m用于制造通孔的場合。

1.2雙頭螺栓連接

雙頭螺栓主要用于眾連接件中有一聯(lián)接件較厚，并經(jīng)常裝拆的場合，拆卸時只需擰下螺母即可。雙頭螺栓連接座端旋入并緊定在被連接件之一的螺紋孔中，用于受結(jié)構(gòu)限制而不能用螺栓或希望連接結(jié)構(gòu)較緊湊的場合。

1.3螺釘連接

螺釘連接不用螺母，而且能有光整的外露表面，應(yīng)用與雙頭螺栓連接相似，一般用于有一聯(lián)接件較厚，且不需經(jīng)常裝拆的場合，以免損壞被連接件的螺紋孔。

1.4緊固螺釘連接

緊固螺釘旋入被連接件之一的螺紋孔中，其末端頂住另一零件的表面或相應(yīng)凹坑，以固定兩個零件的相互位置，并可傳遞不大的力或力矩。

2 螺紋緊固件連接松動的原因

2.1初始擰緊狀態(tài)所引起的松動

在擰緊螺紋緊固件后， 螺紋連接在工作過程中， 比如在振動狀態(tài)下， 其各個接觸面的不平度和微觀粗糙度會進(jìn)一步減小和被磨合， 甚至接觸面局部被壓陷。因此螺紋連接的緊固狀態(tài)會發(fā)生變化， 從而使預(yù)緊力喪失， 導(dǎo)致螺紋連接松動。這種松動稱為初始松動。螺紋松動總是從互相嚙合的螺紋側(cè)向滑動開始的。

2.2支承面被壓陷而引起的松動

螺紋緊固件連接中， 如果螺栓或螺母支承面的接觸壓強(qiáng)過大時， 被連接件的表面在與螺栓或螺母支承面接觸處會產(chǎn)生塑性的環(huán)狀壓陷。嚴(yán)重的壓陷或在工作過程中由于塑性變形的繼讀發(fā)生而加劇的壓陷會使已被擰緊的緊固件減小或喪失預(yù)緊力， 從而導(dǎo)致連接松動。這種松動稱為壓陷松動。

2.3螺紋連接的自松

分析公式3 可知， 僅在總力矩等于或小于零的情況下， 螺紋緊固件才會自行松轉(zhuǎn)。對于螺紋連接， 在受靜載荷時， 其摩擦角始終大于升角 （滿足自鎖條件）。但在受動載荷時， 特別是在在振動和沖擊作用下，螺紋支承面上的法向壓力會瞬間減少甚至等于零， 在失去摩擦力約束情況下， 螺母會隨著振動沿斜面向下產(chǎn)生微觀滑移， 逐漸使螺母自行松轉(zhuǎn)。就像一個在斜面上的重物， 不振動時不會向下滑。 若有振動時， 被震動彈起輕離接觸面，由于摩擦力的變小或消失而往下滑動。這種松動稱為螺紋連接的自松。千萬次的振動循環(huán)耗盡了螺紋連接的防松摩擦阻力， 使從細(xì)微的松轉(zhuǎn)直到完全松脫。

3.螺紋緊固件常用防松方法

在靜荷載下，螺紋連接能滿足的自鎖條件為。防松的根本問題在于防止螺旋副相對轉(zhuǎn)動。具體的防松裝置或很好，就工作原理來看，可分為利用摩擦、直接鎖住和破壞螺旋副關(guān)系三種。

3.1利用摩擦

此方法是使螺旋副中又不隨連接載荷而變得壓力，因而始終有摩擦力矩防止相對轉(zhuǎn)動。壓力可由摩擦副橫向或縱向壓緊而產(chǎn)生。具體的方法有：兩個對頂螺母擰緊使螺旋副縱向壓緊；加上彈簧墊圈使螺旋副縱向壓緊；金屬鎖緊螺母，橫向壓緊螺紋等。

3.2直接鎖住

直接鎖住也稱機(jī)械防松，利用便于更換的金屬元件約束螺旋副。具體方法有：利用開口銷與槽型螺母的相互約束；止動墊片約束螺母；利用串聯(lián)金屬絲使一組螺釘頭部相互約束，當(dāng)有松動趨勢時，金屬絲更加拉緊。

3.3破壞螺紋副關(guān)系

該方法把螺紋副轉(zhuǎn)變?yōu)榉沁\(yùn)動副，從而排除相對轉(zhuǎn)動的可能。具體方法有：焊住、沖點(diǎn)、膠接等。

4 結(jié)束語

螺紋緊固件的類型有很多，連接防松的方法也不計其數(shù)。實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)具體情況選用。螺紋連接防松看起來是個簡單的問題， 但卻是直接影響設(shè)備工作可靠性的大問題。通過總結(jié)撰寫成文，供有關(guān)工程技術(shù)人員的參考， 以求在實(shí)際工作中， 能很好地解決螺紋連接的防松問題。

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