紧固件连接松动原因及螺纹紧固件连接防松常用结构

1.1设计上的缺陷

(1)螺栓选用不当在螺栓拧紧过程中,连接部件之间的夹紧力随着预紧力的增大而快速的增大,当达到屈服点时开始发生塑性变形,这时夹紧力随着螺栓预紧力的加大而增加很小甚至不变,当再增加预紧力时其夹紧力逐渐变小直至断裂。故设计人员需要对拧紧力矩进行准确的分析和计算,并充分考虑零部件的重量、承受载荷、安全标准等因素,选择合适的螺栓连接。

(2)未考虑防松设计或防松方法不佳螺栓连接在使用过程中由于振动、高低荷载变化及冲击等原因而发生连接松动甚至螺栓脱落的现象。因此产品设计时必须实施有效的防松措施。

1.2预紧力不足

螺栓拧紧的预紧力直接决定两个连接零件之间的夹紧力,预紧力不足必然会导致连接螺栓出现松动并导致连接零部件的松动。螺栓预紧力要接近或者达到螺栓材料中的屈服强度。但是实际装配过程中,由于操作者臂力有限或所选工具型号不匹配,造成输出拧紧力矩不足,而造成螺栓不能达到要求的预紧力。

1.3支承面变形松动

当螺母或螺栓的支承面受到很大压力时,螺母或螺栓的支承面及被连接零件的接触面会发生压陷变形,导致螺纹紧固件预紧力减小甚至丧失,从而出现连接松动现象。

1.4装配工艺不当

对于分布有规律的多个螺栓拧紧,装配工艺未制定合理的拧紧工艺文件,操作工则完全凭个人经验进行拧紧作业,导致部分螺栓因拧紧顺序不对,出现受力不均衡而使螺栓松紧不一致出现松动。如在装配过程中一般采取对角交叉拧紧的方法,尽可能保证螺栓受力均衡,否则会使螺栓出现松动,甚至因受力不均使连接零部件出现变形。

1.5加工质量缺陷

零部件连接时螺纹孔或螺栓孔尺寸精度尤为重要,螺纹规格大小直接影响螺栓所获得的预紧力的大小。

2、螺纹紧固件连接防松常用结构

按工作原理分主要有三种类型,摩擦防松;机械防松;永久防松。

常用螺纹连接防松结构、原理及应用见表1所示

表1：常用螺纹连接防松结构、原理及应用

1、防松目的

实际工作中,外载荷有振动、变化、材料高温蠕变等会造成摩擦力减少,螺纹副中正压力在某一瞬间消失、摩擦力为零,从而使螺纹联接松动,如经反复作用,螺纹联接就会松驰而失效。因此,必须进行防松,否则会影响正常工作,造成事故。

2、防松原理

消除(或限制)螺纹副之间的相对运动,或增大相对运动的难度。

3、防松办法及措施

1)摩擦防松:对顶螺母、弹簧垫圈、尼龙垫圈、自锁螺母等。

a、对顶螺母的特点及应用:两螺母对顶拧紧后,使旋合螺纹间始终受到附加的压力和摩擦力的作用。工作载荷有变动时。该摩擦力仍然存在。旋合螺纹间的接触情况如下图所示,下螺母螺纹牙受力较小,其高度可小些,但为了防止装错,两螺母的高度取成相等为宜。结构简单。适用于平稳、低速和重载的固定装置上的连接。

b、弹簧垫圈的特点及应用:螺母拧紧后,靠垫圈压平而产生的弹性反力使旋合螺纹间压紧。同时垫圈斜口的尖端抵住螺母与被连接件的支承面也有防松作用。结构简单、使用方便。但由于垫圈的弹力不均。在冲击、振动的工作条件下,其防松效果较差,一般用于不重要的连接。

c、自锁螺母的特点及应用:螺母一端做成非圆形收口或开封后径面收口,螺母拧紧后收口张开,利用收口的弹力使旋合螺纹间压紧。结构简单,防松可靠,可多次拆卸而不降低防松性能。

2)机械防松:开口销与六角开槽螺母,圆螺母与止动垫圈,弹簧垫片,轴用带翅垫片,止动垫片,串联钢丝等。

a、开口销与六角开槽螺母的特点及应用:六角开槽螺母拧紧后,将开口销穿入螺栓尾部小孔和螺母的槽内,并将开口销尾部掰开与螺母侧面贴紧。也可用普通螺母代替六角开槽螺母,但需拧紧螺母后再配钻销孔。适用于较大冲击、振动的高速机械中运动部件的连接。

b、止动垫圈的特点及应用:螺母拧紧后,将单耳或双耳止动垫圈分别向螺母和被连接件的侧面折弯贴紧,即可将螺母锁住。若两个螺栓需要双连锁紧时,可用双连止动垫圈,使两个螺母相互制动。结构简单,使用方便,防松可靠。

c、串联钢丝的特点及应用:用低碳钢丝穿入各螺纹头部的孔内,将各螺钉串联起来,使其相互制动。使用时必须注意钢丝的穿入方向(上图正确,下图错误)。适用于螺钉组连接,防松可靠,但装卸不便。

3)永久防松:铆合、冲点、点焊。

a、铆合的特点及,应用:螺栓杆末端外露长度为(1~1.5),P (螺距), 当螺母拧紧后把螺栓末端伸出部分铆死。这种防松方法可靠,但拆卸后连接件不能重复使用。

b、冲点的特点及应用:用冲头在螺栓杆末端与螺母的旋合缝处打冲,利用冲点防松冲点可以在端面,也可以在侧面,冲点中心一般在螺纹的小径处。这种防松方法可靠,但拆卸后连接件也不能再使用。

4)化学防松:粘合。

a、涂胶粘剂的特点及应用:在旋合螺纹间涂以液体胶粘剂,拧紧螺母后,胶粘剂硬化、固着防止螺纹副的相对运动。

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