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浅析螺栓松动的原因

发布日期:2023-09-07 10:17:37   浏览量 :149
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螺栓松动是常有的事,它可能引起设备振动、部件损坏,甚至人员伤亡等问题。今天我们来聊聊螺栓松动的原因。

1.1 设计上的缺陷

(1)螺栓选用的强度不足

螺栓连接一般采用屈服点拧紧法,即螺栓的预紧力应达到接近螺栓材料的屈服强度,考虑安全系数,一般不得超过其材料屈服极限的80%,不同材料的螺栓其屈服强度是不一样的,这也意味着不同材料的螺栓能承受的最大预紧力是不一样的。在螺栓拧紧过程中,螺栓预紧力不断加大的同时连接部件之间的夹紧力也在快速的增大,当达到屈服点时螺栓开始塑性变形,随预紧力增大夹紧力增量变小甚至不变,再继续增加预紧力其夹紧力逐渐变小直至螺栓产生断裂。因此在产品设计过程中设计人员需要对连接部件要求的拧紧力矩进行准确的分析,根据连接零部件的重量、体积、工作状态、工作环境、安全标准等因素进行充分的考虑,选择合适强度螺栓和螺纹。

(2)缺少连接的防松

螺栓连接的零部件在承受载荷有变化、振动、冲击等情况下将会发生连接的压紧力和预紧力逐渐减小甚至消失的现象,反复多次后造成螺纹连接松动,最后失效造成螺栓松脱,螺栓和螺母配合连接的形式尤为严重。因当螺栓受到轴向载荷的作用时,螺栓轴向伸长,径向弹性收缩,螺母则径向扩张。微量的相对径向滑动出现在两者的接触面间,在载荷的反复作用下最终导致螺母回转松动。当螺栓受到反复横向力作用时,螺栓会产生弹性扭转变形,随着变形的不断增加,形成了扭转变形的位移,在螺纹的螺旋方向就会出现一个力的分量致使螺母回转松动。因此在产品设计过程中必须采取有效的防松措施,以避免恶劣的工况导致螺栓或者螺母的松动脱落。


1.2 装配过程的预紧力不足

螺栓在拧紧过程中所能达到的预紧力直接决定了两个连接零件之间夹紧力,预紧力不足势必会导致连接螺栓出现松动并最终造成连接零部件的松动。装配过程中一般采用以下两种方式获得螺栓的预紧力。

第一方式是采用手动工具(如呆扳手、梅花扳手、内六角扳手、棘轮扳手等)。螺栓获得预紧力的大小取决于操作者臂力的大小以及工具力臂的长度,一般的手动工具都为标准工具,力臂长度是一定的,而操作者的臂力是有限的,不稳定也不可控制的,螺栓获得的预紧力也是如此。

第二种方式是采用气动工具或者电动工具(如气动冲击扳手、电动冲击扳手等)。螺栓获得预紧力的大小取决于工具本身最大输出拧紧力矩和工具运行的稳定性。气动工具或者电动工具除了要根据都拧紧螺栓所能承受的最大预紧力来选择合适的工具型号,即选择合适的输出拧紧力矩范围外,还需要考虑工具所使用的电源、气源、以及工具的日常维护保养状态等影响设备运行的因素,如电源电量不足、气源压力不足会造成工具输出的拧紧力矩不足,最终螺栓不能达到要求的预紧力。

1.3 装配方法的不得当

装配过程中存在单个螺栓和多个螺栓拧紧的状态,针对多个成组螺栓拧紧的状态,尤其是分布有规律的,螺栓拧紧的方法、方式等极其重要,其直接影响到每个螺栓实际获得预紧力的大小。如在装配过程中常见的四方形分布的安装螺栓,当随意拧紧四颗螺栓后,由于存在松紧不一致受力不均衡的情况,随着后面螺栓的拧紧前面拧紧螺栓的预紧力会变小,甚至第一次拧紧的螺栓会直接出现松动。这种情况下一般采用对角交叉打紧的方式进行拧紧,尽量保证螺栓松紧一致受力均衡。所以装配成组螺栓时必须按照一定的顺序,分布、对称、逐步的拧紧,否则会使安装螺栓松紧不一致出现松动,甚至由于受力不均衡使连接零部件出现变形。 


1.4 连接件安装孔加工质量

两个连接件连接时螺纹孔或者安装螺栓孔尺寸尤为重要,螺纹孔的螺纹规格尺寸直接影响螺栓所获得的预紧力大小。若螺纹孔过大或过小,则螺栓获得的预紧力无法达到要求。若安装螺栓孔尺寸偏大,则被连接件的表面在与螺栓或螺母支承面接触处会产生塑性的环状压陷,严重的压陷会使螺栓获得预紧力减小或丧失预紧力,从而导致螺母或螺栓的松动。


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