螺紋連接防松技術(shù)研究綜述

劉 力，袁英強(qiáng)

（鐵科院（北京）工程咨詢有限公司，北京 100081）

1 引言

作為最基本的結(jié)構(gòu)連接方式，螺紋連接具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝便利、拆卸方便、可批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)[1]，廣泛應(yīng)用于軌道交通車輛、軌道、接觸網(wǎng)等設(shè)備。在軌道交通振動、沖擊以及溫度荷載的長期作用下，螺紋連接的預(yù)緊力會逐漸減小、喪失，甚至產(chǎn)生連接松脫現(xiàn)象[2]。實(shí)際應(yīng)用中，因螺紋連接松動、脫落而造成的設(shè)備故障和安全事故屢有發(fā)生?？偨Y(jié)和研究螺紋連接松動機(jī)理以及造成松動的原因和影響因素，分析當(dāng)前不同防松方式的特性和差異，對指導(dǎo)實(shí)際工程應(yīng)用具有重要意義。

2 螺紋連接受力及自鎖機(jī)理

2.1 螺紋連接受力分析

2.1.1 矩形螺紋

螺紋副在軸向荷載作用下的運(yùn)動可看作水平力推動滑塊在螺紋中徑處沿螺紋運(yùn)動，首先研究受力最簡單的矩形螺紋。將螺母簡化為滑動質(zhì)量塊，通過施加擰緊扭矩使螺母與螺栓之間產(chǎn)生預(yù)緊力F，F(xiàn)S為螺母受到的水平推力，r為螺栓螺紋的平均半徑（螺紋中徑的一半），如圖1a所示。

將圖1a所示矩形螺紋連接副沿螺紋中徑展開可得圖1b和圖1c所示受力圖。其中，α為螺紋升角，h為螺栓旋轉(zhuǎn)360°的升程，2πr為螺紋中徑一周的周長，μ為螺紋副間摩擦因數(shù)，F(xiàn)n為螺栓對螺母的法向反力，μFn為螺栓與螺母間的滑動摩擦力，F(xiàn)R為摩擦力與法向反力的合力，β為摩擦角。

螺母擰緊過程中，在F和FS的共同作用下，螺母沿F反方向勻速向上運(yùn)動，此時(shí)，摩擦力μFn沿斜面向下，如圖1b所示，根據(jù)受力平衡關(guān)系可得如下公式，其中T1為擰緊扭矩。

螺母松退時(shí)，在F和FS的共同作用下，螺母與F同方向勻速向下運(yùn)動，此時(shí)，摩擦力μFn沿斜面向上，如圖1c所示，根據(jù)受力平衡關(guān)系可得如下公式，其中T2為松退扭矩。

2.1.2 非矩形螺紋

對于矩形螺紋，忽略升角α的影響時(shí)，有F=Fn，如圖2a所示。對于牙形角φ1≠0的非矩形螺紋，如圖2b所示，φ2為螺紋斜面與水平面間的夾角，螺母與螺栓接觸面間的摩擦力F'為：

可見，非矩形螺紋情況下螺紋副間摩擦力公式與矩形螺紋情況類似，僅將摩擦系數(shù)μ轉(zhuǎn)換成了當(dāng)量摩擦系數(shù)μ'。

引入當(dāng)量摩擦角β'= tan-1μ'后，非矩形螺紋的受力可按矩形螺紋的方法分析，從而得到螺母擰緊時(shí)的水平推力與擰緊扭矩：

螺母松退時(shí)的水平推力與松退扭矩：

2.2 螺紋自鎖機(jī)理

由式（6）和式（11）可以得出，若α＞β或α＞β'，T為正值，方向與螺母松退方向相反，驅(qū)動力矩成為螺母松退的阻力。可見，螺母在較大軸向力的作用下，即使施加一定的擰緊扭矩也有松退的可能。若α≤β或α≤β'，T為負(fù)值，方向與螺母松退方向相同，驅(qū)動力矩成為放松螺母必須施加的外部驅(qū)動，若無驅(qū)動力矩的作用，螺母不會產(chǎn)生松動，因此，螺紋的自鎖條件為α≤β或α≤β'。

對于非矩形螺紋，其牙形角φ1為60°，可得當(dāng)量摩擦系數(shù)對于普通螺紋，螺紋升角α一般為2°30'～3°，tanα≤tan 3° = 0.052 4；金屬間的摩擦系數(shù)μ一般為0.1～0.3，當(dāng)量摩擦系數(shù)μ'為0.115 5～0.346 5?？梢姡胀菁y能夠滿足自鎖條件，即在無松退扭矩的作用下，螺母不會產(chǎn)生松動。

3 螺紋連接松動原因

從以上分析可以看出，靜載條件下，螺栓只承受軸向載荷作用，由于螺紋的自鎖作用，在沒有附加松退扭矩的情況下連接不會松動。螺紋的松動主要是由外部振動、沖擊載荷和交變溫度載荷等作用造成的。

螺紋連接松動表征為部分或全部軸向預(yù)緊力的損失?；谶@個(gè)定義，Jiang等的研究表明螺紋連接松動可分為2個(gè)階段[3]。第一階段中，螺母與螺栓間幾乎不會產(chǎn)生相對運(yùn)動，預(yù)緊力的減小主要是材料塑性變形及其擴(kuò)展引起的，稱為非旋轉(zhuǎn)松動階段或材料松動期；第二階段中，螺栓與螺母間產(chǎn)生較顯著的相對轉(zhuǎn)動，預(yù)緊力下降明顯，稱為旋轉(zhuǎn)松動階段或結(jié)構(gòu)松動期[4]。

3.1 材料松動期

材料松動期的非旋轉(zhuǎn)松動與界面接觸特性、材料特性以及工作荷載密切相關(guān)，主要是由于材料塑性變形及擴(kuò)展引起的[4]，包含以下幾個(gè)方面。

（1）螺紋連接的螺紋接觸面、端部支撐面和連接體連接面的表面輪廓通常凹凸不平。在預(yù)緊力和工作荷載的作用下，即使沒有超過材料的屈服極限，微凸體也可能被擠壓變平，產(chǎn)生局部塑性變形，塑性應(yīng)變隨時(shí)間逐漸累積導(dǎo)致蠕變行為，引發(fā)預(yù)緊力下降。

（2）在周期性外力的作用下，內(nèi)外螺紋將發(fā)生往復(fù)的微滑移運(yùn)動，導(dǎo)致黏著物或微凸體的脫落，造成預(yù)緊力的損失。

（3）工作載荷下，旋合螺紋牙底環(huán)形區(qū)域應(yīng)力可能超過了材料的屈服極限，由于周期載荷作用下的棘輪效應(yīng)，塑性區(qū)域會逐漸發(fā)展，從而發(fā)生不可逆的周期性塑性變形而導(dǎo)致預(yù)緊力下降。

塑性變形引起的初始松動雖然很小，但卻是螺紋副間產(chǎn)生滑動和預(yù)緊力嚴(yán)重?fù)p失的開始。此外，還有研究表明，在預(yù)緊力和工作載荷的作用下，螺紋連接的應(yīng)力雖然沒有達(dá)到材料的屈服極限，但存在應(yīng)力隨著時(shí)間逐漸減小、應(yīng)變則保持不變的應(yīng)力松弛行為。應(yīng)力松弛導(dǎo)致的預(yù)緊力損失是一種長期的預(yù)緊力衰退行為，在常溫條件下，應(yīng)力松弛損失通常很小，一般不超過初始預(yù)緊力的2%，但是，隨著溫度升高，應(yīng)力松弛過程將逐漸加速，從而導(dǎo)致更嚴(yán)重的預(yù)緊力損失行為[5]。

3.2 結(jié)構(gòu)松動期

螺紋連接中各接觸面間的相對轉(zhuǎn)動是結(jié)構(gòu)松動期的主要表征。在工作荷載的作用下，由材料塑性變形和擴(kuò)展引起的預(yù)緊力下降，以及各部件的慣性、彎曲和扭轉(zhuǎn)等造成的螺紋副間的微量滑動會使摩擦因數(shù)顯著降低，破壞原有受力平衡和自鎖條件，螺母隨之會產(chǎn)生微量松脫轉(zhuǎn)動，隨著微量轉(zhuǎn)動的累積，最終造成螺紋連接松動。相比非旋轉(zhuǎn)松動，螺紋連接的旋轉(zhuǎn)松動更容易導(dǎo)致預(yù)緊力的持續(xù)衰退，甚至造成螺紋連接的完全松脫。

4 螺紋連接松動影響因素

4.1 初始預(yù)緊力

初始預(yù)緊力是影響螺紋防松性能的重要因素。初始預(yù)緊力過小會導(dǎo)致螺紋連接直接進(jìn)入旋轉(zhuǎn)松動階段；增大預(yù)緊力會使內(nèi)外螺紋接觸面間的正壓力和摩擦力相應(yīng)增大，從而增加螺母松退扭矩需求，有效提升防松性能；但過大的初始預(yù)緊力也可能會造成螺紋接觸面的壓潰，使軸向力急劇衰減，甚至?xí)?dǎo)致螺紋的斷裂[4]。因此，將初始預(yù)緊力控制在合理的范圍對螺紋連接的防松至關(guān)重要，對于重要部位的螺紋連接，應(yīng)對預(yù)緊力的大小進(jìn)行嚴(yán)格計(jì)算和控制，以保證良好的防松效果。

當(dāng)前，初始預(yù)緊力的大小多通過擰緊扭矩控制，預(yù)緊扭矩T包含如式（4）或（9）所示的擰緊扭矩T1和支承面摩擦扭矩T3，如式（12）所示：

式（12）～式（14）中，F(xiàn)、r、α、β'與前述含義相同，f為支承面摩擦因數(shù)，無潤滑時(shí)取0.15；rf為支承面等效摩擦半徑，dw為支承面接觸外徑，dn為支承面接觸內(nèi)徑，σ為預(yù)緊應(yīng)力，As為螺栓公稱應(yīng)力截面積。預(yù)緊力F根據(jù)連接要求確定，為保證螺栓的工作性能， 一般取0.5 ～0.7倍的螺栓材料屈服極限。

4.2 摩擦因數(shù)

摩擦因數(shù)直接影響螺紋連接的防松性能。增大摩擦因數(shù)可增加螺紋副間的摩擦力和螺紋松退扭矩需求，提高防松性能；但摩擦因數(shù)的增大也同時(shí)增加了擰緊扭矩需求，在相同的擰緊扭矩下，若摩擦因數(shù)增大，則預(yù)緊力變小，可能會造成初始預(yù)緊力不足，引起螺栓松脫的情況。此外，過大的擰緊扭矩也會引起螺紋面較大的剪切力進(jìn)而導(dǎo)致螺栓發(fā)生破壞，因此需將摩擦因數(shù)控制在適當(dāng)范圍內(nèi)，摩擦因數(shù)的波動也會影響螺栓防松性能的穩(wěn)定性。

4.3 螺紋旋合長度

螺紋連接中，螺紋副的旋合部分承載了預(yù)緊力和外部荷載所引起的主要軸向力。直觀上看，增加旋合長度，意味著承載螺紋圈數(shù)增多，從而增大摩擦面，改善防松性能，但旋合螺紋的受力是不均勻的[4]。陳海平等人的研究結(jié)果表明，旋合螺紋承載的軸向力隨螺紋序號的增加逐漸降低，載荷主要集中在前3扣，約占全部軸向力的60%以上，當(dāng)螺紋號大于10時(shí)，后面各扣承載比例小于4%[6]。劉傳波等人的研究表明，螺紋旋合長度越短，螺紋牙的承載越不均勻[4]：他們利用標(biāo)準(zhǔn)螺母和薄型螺母進(jìn)行了振動對比試驗(yàn)，結(jié)果顯示，經(jīng)120 s振動后，薄型螺母的殘余軸向力與初始預(yù)緊力之比約為27%，而標(biāo)準(zhǔn)螺母則為88%，薄型螺母防松性能較差。可見，旋合螺紋達(dá)到一定長度后，由于末端螺紋幾乎不承載，盲目地增加旋合長度對提升防松性能的作用不大；但旋合長度過短也會造成螺紋受力差異性增大，對螺紋防松有不利影響。實(shí)際應(yīng)用中，螺紋旋合長度應(yīng)控制在合理的范圍內(nèi)。

4.4 工作荷載

關(guān)于外部工作荷載對螺栓防松性能的影響，國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的解析、仿真和試驗(yàn)研究，總結(jié)研究成果主要包含以下幾個(gè)方面[5]。

（1）沿螺栓軸向的縱向振動引起的預(yù)緊力衰退，主要由材料塑性變形和擴(kuò)展造成的非旋轉(zhuǎn)松動行為導(dǎo)致，即縱向振動很難導(dǎo)致螺栓的旋轉(zhuǎn)松動。

（2）橫向振動是導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)松動的主要載荷形式，在橫向振動的作用下，螺紋面和被連接體支承面產(chǎn)生局部微小滑移，伴隨周期荷載的作用，滑移逐漸累積形成松動轉(zhuǎn)角，從而導(dǎo)致持續(xù)的旋轉(zhuǎn)松動，對螺栓的防松起到極為不利的影響。

（3）連續(xù)的沖擊載荷可能誘發(fā)嚴(yán)重的旋轉(zhuǎn)松動行為，沖擊次數(shù)和大小是嚴(yán)重旋轉(zhuǎn)松動的主要決定因素。

（4）當(dāng)被連接件材料和連接件材料的熱膨脹系數(shù)差異較大時(shí)，交變溫度載荷也將引發(fā)明顯的旋轉(zhuǎn)松動。

由于螺紋連接在工作荷載作用下的受力和振動狀態(tài)十分復(fù)雜，關(guān)于工作荷載對螺栓松動行為影響的研究主要集中在單一荷載，復(fù)合載荷對螺栓松動影響規(guī)律和作用機(jī)理的研究內(nèi)容還比較少，這是未來的重要研究方向。

5 螺紋連接的防松措施

螺紋連接松動有非旋轉(zhuǎn)松動與旋轉(zhuǎn)松動2個(gè)階段。第一階段抑制非旋轉(zhuǎn)松動，主要是選用高強(qiáng)度、高韌性的材料，避免產(chǎn)生材料的塑性變形。目前的防松技術(shù)主要是針對第二階段，即防止內(nèi)外螺紋的旋轉(zhuǎn)松動[7]。國內(nèi)外螺紋防松措施多樣，按原理可分為不可拆卸防松、機(jī)械鎖緊防松、摩擦防松和預(yù)緊力鎖緊防松。

5.1 不可拆卸防松

不可拆卸防松是通過在支承端面和螺紋面的接觸區(qū)域采用焊接、鉚接或粘接等破壞螺紋副的方法，使內(nèi)外螺紋之間牢固連接，從而實(shí)現(xiàn)有效防松的目的。這種防松方式原理簡單，效果可靠，但由于螺紋副遭到破壞，使得后期拆卸困難，且無法重復(fù)使用，導(dǎo)致了其主要應(yīng)用于防松可靠性要求高、無需重復(fù)拆卸的場合。

5.2 機(jī)械鎖緊防松

機(jī)械鎖緊防松是通過止動元件使螺紋件與被連接件之間或內(nèi)外螺紋連接件之間固定和銷緊，以抑制內(nèi)外螺紋發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，從而增強(qiáng)防松能力。常用的方法有止動墊圈、開口銷和串聯(lián)鋼絲等，如圖3所示。

止動墊圈采用鋼墊圈將螺母與被連接件或?qū)?個(gè)螺母固定，提高防松性能；開口銷一般需與開槽螺母配套使用，將開口銷同時(shí)穿過螺母槽口和螺栓銷孔，避免螺栓與螺母產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動；串聯(lián)鋼絲是將鋼絲穿入螺釘或螺母的孔內(nèi)，使幾個(gè)螺釘或螺母連接在一起而產(chǎn)生鎖緊效果。機(jī)械鎖緊防松具有較高的可靠性，保留了螺栓連接的可拆卸性，適用于振動和沖擊較大的場合，特別是維護(hù)中不易檢查的區(qū)域，但是由于引入了第三方零部件，增加了緊固件單元的重量，也使裝配工作變得較為繁瑣，無法進(jìn)行機(jī)動安裝。

5.3 摩擦防松

摩擦防松是通過增大松動過程的摩擦力，提升摩擦阻力矩的方法而達(dá)到防止連接松脫的目的，是應(yīng)用最廣的一種防松方式。根據(jù)摩擦阻力矩的產(chǎn)生部位，又可分為支承面摩擦防松和螺紋面摩擦防松。

5.3.1 支承面摩擦防松

支承面摩擦防松是通過改變支承面粗糙程度，增大摩擦因數(shù)，或者通過尖銳物的表面嵌入，直接增大支承面摩擦扭矩，使支承面間不容易產(chǎn)生相對滑移，達(dá)到防松的目的。主要方式包含彈簧墊圈、鋸齒墊圈、法蘭螺母等，如圖4所示。彈簧墊圈在預(yù)緊力的作用下被壓平，其2個(gè)邊緣區(qū)域分別被嵌入被壓件表面和螺母端面，從而增大接觸界面的摩擦力；鋸齒墊圈在預(yù)緊力的作用下，鋸齒嵌入接觸界面，增大接觸界面間的摩擦力；法蘭螺母的端面有一圈法蘭，在預(yù)緊力的作用下，法蘭嵌入被壓件表面，增大了接觸界面的摩擦力。在實(shí)際工程中，這種嵌入行為將對螺母端面和被壓件表面造成一定的損傷。此外，在復(fù)雜的振動條件下支承面很容易出現(xiàn)磨損，使得支承面摩擦扭矩顯著降低，導(dǎo)致防松性能降低或消失。

5.3.2 螺紋面摩擦防松

螺紋面摩擦防松是通過擴(kuò)大螺紋面接觸區(qū)域，在螺紋中嵌入物質(zhì)，增大摩擦因數(shù)或改變緊固件結(jié)構(gòu)以增大摩擦力等方式提高螺紋面摩擦扭矩，達(dá)到防松的目的，其效果一般優(yōu)于支承面摩擦防松。主要方式包含偏心雙螺母、楔形鎖緊螺母、彈簧嵌件螺母、預(yù)置扭矩螺母等。

（1）偏心雙螺母。偏心雙螺母的下螺母呈凸?fàn)?，上螺母呈凹狀，凸?fàn)盥菽妇哂幸欢ǖ钠牧?，裝配后由于偏心作用，會使螺栓與螺母間在軸向和徑向產(chǎn)生遠(yuǎn)大于普通螺母的壓緊力，有效地防止了螺紋副間的相對運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)良好的防松效果[8]。典型的偏心雙螺母產(chǎn)品是日本的Hard-Lock螺母，如圖5所示，廣泛應(yīng)用于航空、鐵路、汽車等多個(gè)行業(yè)，被譽(yù)為“永不松動的螺母”[7]。

（2）楔形鎖緊螺母。典型的楔形鎖緊螺母產(chǎn)品有美國的施必牢螺母和中國的ST2型鎖緊螺母，如圖6所示。與普通螺母相比，楔形鎖緊螺母的底徑由傳統(tǒng)60o的斜面變?yōu)?0o的錐面，而螺栓螺紋的形狀保持不變。當(dāng)螺母與螺栓配合時(shí)，內(nèi)外螺紋由面接觸變?yōu)榫€接觸，或產(chǎn)生微量變形，產(chǎn)生遠(yuǎn)大于普通螺紋的法向力和摩檫力，并使每個(gè)螺紋牙都能均勻承載，消除了普通螺紋受力不均的現(xiàn)象，從而達(dá)到很好的防松效果。

（3）彈簧嵌件螺母。彈簧嵌件螺母結(jié)構(gòu)如圖7所示，它的上端裝有可徑向變形的螺旋彈簧，其螺距、螺旋角和螺旋方向與螺母相同，彈簧上端鉤在螺母的側(cè)孔中，下端與螺母螺紋段的上平面不接觸。當(dāng)擰入螺栓時(shí)，螺栓對螺紋的徑向力把螺簧撐開，螺簧內(nèi)徑稍變粗并嵌入到螺栓螺紋內(nèi)；當(dāng)螺母擰出時(shí)，依靠螺栓螺紋與彈簧的摩擦力又使螺簧內(nèi)徑變細(xì)，箍緊螺栓起到防松效果。這種螺母結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，對螺簧的加工要求較高，由于螺簧在螺母內(nèi)周邊有相對運(yùn)動，所以防松效果不易保證[9]。

（4）預(yù)置扭矩螺母。這類防松螺母的特點(diǎn)是在螺母旋進(jìn)并且未產(chǎn)生預(yù)緊力的過程中，需要附加的扭矩才能擰緊螺母，預(yù)置扭矩螺母在松動時(shí)需要克服更大的摩擦力，因此相比普通螺母具有更優(yōu)越的防松性能。代表性的有非金屬嵌件螺母、VARGAL彈簧自鎖螺母、LANFRANCO自鎖螺母、FUJILOK自鎖螺母等，如圖 8 所示。非金屬嵌件螺母是在螺母上端嵌入非金屬墊圈等嵌件，擰緊螺母時(shí)，非金屬嵌件會被擠出螺紋，與螺栓間形成較大摩擦力的同時(shí)，對振動和沖擊荷載還具有一定的緩沖作用，具有很好的防松能力，但適用的環(huán)境溫度一般為 -50 ℃～100 ℃，也存在非金屬材料的老化問題[10]。VARGAL彈簧自鎖螺母、LANFRANCO自鎖螺母和FUJILOK自鎖螺母均屬于全金屬鎖緊螺母，區(qū)別在于預(yù)置扭矩的產(chǎn)生方式不同。VARGAL螺母具有帶螺紋的4個(gè)爪片，爪片外配螺旋彈簧，在擰緊過程中爪片擴(kuò)張，彈簧和爪片對螺栓螺紋產(chǎn)生雙重抱緊力，增大螺紋副間的摩擦力矩，阻止螺母松動；LANFRANCO螺母沿橫向開槽，擰入螺栓時(shí)，槽縫被撐開，由于材質(zhì)的彈性產(chǎn)生回縮的趨勢，一方面會對螺栓產(chǎn)生軸向反作用力，另一方面會抱緊螺紋面增大摩擦力，達(dá)到鎖緊防松的目的；FUJILOK螺母由螺母和摩擦環(huán)2個(gè)零部件構(gòu)成，通過鉚接加工將摩擦環(huán)固定在螺母上表面上，形成一體，螺母在擰緊過程中金屬摩擦環(huán)與螺栓螺紋之間產(chǎn)生彈性壓強(qiáng)，形成沿螺紋面下壓的彈性力，從而產(chǎn)生阻止自由旋轉(zhuǎn)的摩擦扭矩。這幾種自鎖螺母均具有優(yōu)良的防松性能，多用于振動較為嚴(yán)重的環(huán)境，適用的溫度較廣，其鎖緊性能取決于螺母體材料的彈性，更適合于機(jī)械性能等級較高的螺母，也要求配合螺栓具有足夠高的強(qiáng)度和螺紋精度。

5.4 預(yù)緊力鎖緊防松

預(yù)緊力鎖緊防松是在松動過程中增加預(yù)緊力，同時(shí)提高端面和螺紋面摩擦扭矩，實(shí)現(xiàn)防松效果。典型的預(yù)緊力鎖緊防松方式為雙疊自鎖墊圈和唐氏螺栓，如圖 9、圖10所示。

（1）雙疊自鎖墊圈。雙疊自鎖墊圈的內(nèi)表面呈楔形大齒狀，外表面呈楔形小齒狀，采用大齒面相對的成對安裝方式。在預(yù)緊力作用下，外表面鋸齒與螺母和被連接體表面咬合，因外表面的摩擦因數(shù)大于內(nèi)表面的摩擦因數(shù)，且楔形大齒的坡度角大于螺紋升角，螺栓松退所造成的墊圈內(nèi)表面沿厚度方向的擴(kuò)張距離大于螺栓的松退位移，從而引起預(yù)緊力的增大，令防松系統(tǒng)自動進(jìn)行復(fù)位調(diào)整[11]。雙疊自鎖墊圈的性能可靠，適用于各種振動情況，但不適用于鎖緊件與被鎖緊件硬度過高或過低的情況，同時(shí)楔形小齒會對工件鎖緊位置防腐層構(gòu)成一定破壞。

（2）唐氏螺栓。唐氏螺栓將普通外螺紋從單旋向、全連續(xù)、等截面改變成雙旋向、非連續(xù)、變截面，使得修改后的螺紋同時(shí)設(shè)有左、右兩種不同旋向。在安裝時(shí)，唐氏螺栓需要和普通雙螺母配合使用，先擰緊右旋螺母（緊固螺母），再擰緊左旋螺母（鎖緊螺母）。振動荷載作用下，緊固螺母在松動時(shí)將沿著鎖緊螺母擰緊的方向轉(zhuǎn)動，使鎖緊螺母擰緊，預(yù)緊力增加，從而實(shí)現(xiàn)有效防松。

6 結(jié)語

當(dāng)前的研究成果表明，橫向振動荷載的作用是造成螺紋連接松動最主要的原因，由材料塑性變形與擴(kuò)展引起的材料松動和由螺紋副間微量滑動與累積引起的結(jié)構(gòu)松動，是螺紋連接松動的2個(gè)階段。針對軌道交通特殊的運(yùn)用環(huán)境，需結(jié)合實(shí)際應(yīng)用工況設(shè)計(jì)和選擇最有效的防松方法，提高螺紋連接的安全性、可靠性和耐久性。螺紋連接的受力復(fù)雜，影響其松動的因素眾多，當(dāng)前定性的局部滑移累積理論還缺少先進(jìn)的觀測和試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行驗(yàn)證。此外，工程實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)的螺紋強(qiáng)度差、易變形或者受溫度影響顯著等問題，還需要從新型材料和結(jié)構(gòu)的角度進(jìn)一步深入研究。