螺纹紧固件常见松动问题,防松措施、防松结构

“千里之堤,毁于蚁穴”,一个小小的蚂蚁洞,可以使千丈长堤溃决。螺丝被誉为工业之米,虽然微小但绝不渺小,可是,历史上因为忽视螺丝而酿成大祸的事件比比皆是。

针对螺纹紧固件松动的问题,技术员采取了各种积极有效的措施,为螺纹紧固件的发展注入了新的活力,螺纹紧固件防松技术和防松结构很多,具体的解决方法如下。

螺纹紧固件常见松动问题,防松措施、防松结构

控制预紧力

控制安装预紧力是防止螺纹紧固件松动的经济有效措施之一,这种方法利用螺纹的自锁条件,不需要对螺栓、螺母结构做任何改动,通过保证合适的预紧力来防松。对于安装控制要求特别高的使用场合,采用直接控制的方法,在安装过程中测量预紧力,并加以控制,一般情况下,直接控制安装预紧力需要使用专门的装置或掌握专门的技术,难予推广。为了以经济的方法获得满意的预紧力,更多的采取间接测量和控制预紧力的方法,即扭矩控制法。

螺纹紧固件常见松动问题,防松措施、防松结构

扭矩控制法通过扭矩系数将预紧力换算成装配扭矩,使用定扭矩或测扭矩装配机或扳手控制装配扭矩,或利用紧固件自身结构保证拧紧扭矩(如扭剪型螺栓连接副),间接达到控制预紧力的目的。为了达到预期的目的,要求连接副的扭矩系数能预先准确测定,并保证同批零件的扭矩系数离散性不大。如,GB/T1231-1991中明确规定同批连接副的扭矩系数平均值为0.110-0.150,扭矩系数标准偏差应小于或乖于0.001%。在工程实践中,也有采用转角法、屈服点拧紧法等控制方法的。

有效力矩型紧固件

有效力矩型紧固件是在普通紧固件结构基础上增加了有效力矩部分,其作用是在连接副中增加一个不随外力变化的阻力矩。

螺纹紧固件常见松动问题,防松措施、防松结构

有效力矩部分主要是加在螺母上,在外螺纹上加有效力矩部分的产品比较少见。全金属有效力矩型锁紧螺母,一类是利用螺母体上螺纹加工完成后螺母体变形,使螺纹发生轴向或径向变形,造成装配时内外螺纹局部出现干涉产生有效力矩,由于受变形量和变形前毛坯变形阻力和几何精度的影响,对加工工艺要求高,有效力矩控制难度大;另一类是将有效力矩部分减薄,收口或开槽后收口,目前国内主要在军工行业使用较多;第三类是在螺母体内嵌入金属弹性元件,装配时外螺纹迫使弹性元件变形,产生有效力矩,这类螺母对弹性元件弹性及嵌件的位置的要求较高,有时会划伤外螺纹表面。

使用垫圈

目前使用的垫圈主要有平势圈、弹簧垫圈、弹性垫圈。

螺纹紧固件常见松动问题,防松措施、防松结构

平垫圈主要用于改善支承面的接触状态,保证支承面的摩擦系数稳定,对防松有一定的作用;弹簧垫圈利用其弹性产生轴向力,提高连接的弹性,横向振动试验结果表明其在这种试验条件下防松效果较差;弹性垫圈的扭曲的齿被拧紧的螺母压平,使螺纹副轴身压紧,同时局部嵌入支承面,弹性均匀,防松效果较好,会划伤零件表面。在某些特定的场合下,划伤零件表面正是人们所希望的,如用于表面涂漆的零件上的接线柱,可以划破漆皮,保证导电性能。

直接锁住

在拧紧螺母后使用锁紧(止动)元件将螺母和螺栓锁住,防止它们相对转动。最常用的是使用开口销、串联钢丝和止动垫圈等。开口销与末端带孔螺栓及开槽螺母配套使用,防松可靠,一般螺母开槽夹角为60°,安装时必须保证槽孔对正,装配不便;用低碳钢丝穿入螺栓头部或螺母的金属丝孔内,使几个螺栓或螺母串联一起相互制约,防松可靠;止动垫圈靠垫圈塑性变形卡住螺母,拆卸时要先将垫圈压平复原再拧松螺母,用于不经常拆卸的重型、动载荷连接,如飞轮螺母。

破坏运动副关系

使用冲头使螺栓和螺母的螺纹局部变形,偏离原牙型轮廓,使其局部不能与正常螺纹向啮合,破坏原运动副的运动关系,形成不可重复使用的连接,如欲拆卸,须使用较大的扭矩将螺母拧出或将其破坏,这种方法目前已很少使用。

粘结

粘结是将螺栓和螺母或与被连接件粘结在一起,达到防松的目的。用于大批量生产的粘结螺栓,一般是在紧固件制造厂将厌氧胶涂在零件上并经干燥处理,形成微胶囊,这种微胶囊表面干燥,没有粘感,装配时,微胶囊受挤压破裂,胶液溢出,将螺栓和螺母粘结牢固。拆卸时只要施加足够的力矩即可,一般情况下,在一定的期限内,可以重复使用有限次数。