重卡緊固件匹配性應(yīng)用研究

申強(qiáng) 張斌

摘 要：重卡的主要連接方式為螺栓連接，且緊固件品種和匹配方式較多。通過橫向振動(dòng)試驗(yàn)，對(duì)比分析后提出緊固件匹配優(yōu)化建議。

關(guān)鍵詞：螺栓防松；橫向振動(dòng)；施必牢；鎖緊

中圖分類號(hào)：U461 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7988（2018）17-251-02

Abstract： The main conection for heavy trucks is bolted， and there are many kinds of fasteners and matching methods. Through transverse vibration test， Suggestions on matching Optimization of Fastener.

Keywords： Bolt anti-loosening； Transverse vibration； Sprialock； Locking

CLC NO.： U461 Document Code： A Article ID： 1671-7988（2018）17-251-02

前言

目前，重卡各總成和零部件之間的主要連接方式仍然是螺栓連接，因?yàn)槁菟ㄟB接的標(biāo)準(zhǔn)性、通用性和互換性，使得螺栓連接應(yīng)用廣泛且成本較低。但同時(shí)也存在匹配品種較多的問題，造成不同匹配之間的緊固特性和防松性能不同，因而導(dǎo)致螺栓松動(dòng)，造成連接失效。螺栓松動(dòng)原因較復(fù)雜，除了與制造、熱處理、涂覆工藝過程有關(guān)，還與連接間夾緊力衰減速度和幅度密切相關(guān)，因此有必要研究螺栓螺母的匹配特性，采用合理的匹配來提升螺紋副防松性能并減少緊固件品種。重卡常用的高強(qiáng)度螺栓有六角頭和法蘭面（帶齒或不帶齒），常用的螺母有非金屬嵌件（尼龍）鎖緊螺母、彈性圈（簧片）鎖緊螺母、法蘭面螺母和施必牢（變牙型）螺母等。

為對(duì)比驗(yàn)證各種匹配組合的防松性能，采用國際通用和國標(biāo)推薦的螺紋副橫向振動(dòng)測(cè)試儀進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比，分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

1 試驗(yàn)概況

1.1 M18螺栓與不同螺母匹配

以M18×2的六角頭鍍鋅螺栓為例，分別與施必牢螺母、簧片鎖緊螺母、尼龍鎖緊螺母匹配擰緊后進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求和試驗(yàn)方案，螺母按設(shè)定的夾緊力擰緊后，儀器在振動(dòng)過程中將實(shí)時(shí)記錄初始夾緊力和振動(dòng)結(jié)束時(shí)的剩余夾緊力，通過剩余與初始夾緊力百分比來判定試驗(yàn)樣件的防松性能差異。

試驗(yàn)預(yù)設(shè)相同夾緊力，每種螺母在相同夾緊力情況下進(jìn)行兩組試驗(yàn)。數(shù)據(jù)如下：

從表中可看出，相同夾緊力情況下，尼龍鎖緊螺母在振動(dòng)結(jié)束時(shí)的夾緊力衰減最小。

1.2 不同涂層車輪螺栓與車輪螺母匹配

車輪螺栓規(guī)格為M22×1.5-10.9，為驗(yàn)證不同表面涂層對(duì)螺栓防松的影響，準(zhǔn)備了磷化和鍍鋅螺栓螺母，分別進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)，得出對(duì)比數(shù)據(jù)。

以下是磷化和鍍鋅各兩組試驗(yàn)數(shù)據(jù)：

從表中數(shù)據(jù)可知，同樣夾緊力情況下，磷化螺栓螺母夾緊力衰減更大。

1.3 彈簧墊圈、楔形墊圈與螺栓匹配

使用M18×1.5-10.9六角頭螺栓和M18×1.5-10六角頭螺母，在螺母端加入墊圈后擰緊。以下是分別進(jìn)行橫向振動(dòng)得到的數(shù)據(jù)：

從表中數(shù)據(jù)看出，相同夾緊力時(shí)，楔形墊圈的夾緊力衰減更小。

2 分析總結(jié)

試驗(yàn)按照國標(biāo)要求進(jìn)行，采用試驗(yàn)設(shè)備擰緊螺母，振動(dòng)1500次即自動(dòng)停止。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)試驗(yàn)總結(jié)如下：

2.1 緊固件品種過多

不利于采購管理、生產(chǎn)組織、質(zhì)量控制和售后服務(wù)，應(yīng)減少品種。例如在不經(jīng)常拆卸的部位，可以多選用六角頭螺栓和自鎖螺母匹配，提升防脫能力。而在經(jīng)常拆卸的部位，可選用六角頭螺栓與施必牢螺母匹配，通過增大螺紋副間的鎖緊力和摩擦力防止軸力快速衰減。

2.2 楔形墊圈因?yàn)樾ㄐ谓谴笥诼菁y螺旋升角

當(dāng)螺母有松退趨勢(shì)時(shí)，墊圈會(huì)補(bǔ)償間隙而保證軸向力不會(huì)大幅衰減，是結(jié)構(gòu)防松而非摩擦防松。因此，采用楔形防松墊圈后，配合普通螺母即可，雖然增加了墊圈，但是螺栓螺母的品種減少了。

2.3 試驗(yàn)證明

高強(qiáng)度螺栓因?yàn)檩S向夾緊力較大，彈簧墊圈在安裝時(shí)已經(jīng)被完全壓平變?yōu)槠綁|圈，彈性防松性能無法體現(xiàn)。

2.4 試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)

磷化高強(qiáng)度螺栓螺母連接在橫向振動(dòng)時(shí)，夾緊力衰減較大，分析其原因可能是磷化表面摩擦系數(shù)較低造成的。

3 結(jié)束語

高強(qiáng)度螺栓連接中，直徑M14以上或扭矩200Nm以上無須使用彈簧墊圈防松。

磷化螺栓在實(shí)際使用中會(huì)涂油防銹，因此更不利于防松。不建議高強(qiáng)度螺栓螺母采用磷化表面處理。

關(guān)鍵部位的緊固件匹配，不但要考慮防松，還應(yīng)增加防脫功能。所以應(yīng)做好結(jié)構(gòu)防松方式的研究推廣，降低緊固件摩擦系數(shù)散差大的不利影響。

參考文獻(xiàn)

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