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螺紋松動斷裂原因以及防松策略綜述 

發布時間:2017/03/13

  用螺栓連接兩個或兩個以上構件時,由于螺紋升角小于當量摩擦角,所以螺紋可以自鎖,達到連接可靠的目的。然而,在實際服役時,很多構件承受交變載荷、振動載荷、沖擊載荷以及溫度載荷的作用,螺紋副間的摩擦力會下降甚至消失,于是螺紋就產生了松動,因此螺紋連接必須進行防松處理。
  螺紋聯檢的本質就是防止螺紋副之間相對運動。當螺紋副相對轉動時,螺紋間存在兩類摩擦力矩來平衡螺紋副的轉動力矩。由載荷與預緊力作用在螺紋副上產生的摩擦力矩和連接螺母與支承面之間的摩擦力矩。
  螺栓斷裂通常原因來自四個方面:1)螺栓的質量問題;2)螺栓的預緊力矩不足;3)螺栓的強度不夠;4)螺栓的疲勞強度較低。實際上,螺栓斷裂絕大多數情況都是因為松動而斷裂的,是由于松動而被打壞的。因為螺栓松動打斷的情況和疲勞斷裂的情況大體相同,最后,我們總能從疲勞強度上找到原因,實際上螺栓在使用過程中根本用不到疲勞強度。
  螺紋緊固件的松動不是由于螺栓的疲勞強度:螺紋緊固件在橫向振松實驗中只需一百次即可松動,而在疲勞強度實驗中需反復振動一百萬次。換句話說,螺紋緊固件在使用其疲勞強度的萬分之一時即松動了,我們只使用了它大能力的萬分之一,所以說螺紋緊固件的松動通常不是因為螺栓疲勞強度不足。
  螺紋緊固件損壞的真正原因是松動。螺紋緊固件松動后,產生巨大的動能,這種動能直接作用于緊固件及設備,致使緊固件損壞。受軸向力作用的緊固件,螺紋被破壞,螺栓被拉斷。受徑向力作用的緊固件,螺栓被剪斷,螺栓孔被打成橢圓。
  螺紋緊固件的防松方式有四種:摩擦防松、機械防松、鉚沖防松和結構防松。
  摩擦防松是應用最廣的一種防松方式,這種方式在螺紋副之間產生一不隨外力變化的正壓力,以產生一可以阻止螺紋副相對轉動的摩擦力。這種正壓力可通過軸向或同時兩向壓緊螺紋副來實現。如采用彈性墊圈、雙螺母、自鎖螺母和尼龍嵌件鎖緊螺母等。這種防松方式對于螺母的拆卸比較方便,但在沖擊、振動和變載荷的情況,一開始螺栓會因松弛導致預緊力下降,隨著振動次數的增加,損失的預緊力緩慢地增多,最終將會導致螺母松脫、螺紋聯接失效。
  機械防松是用止動件直接限制螺紋副的相對轉動。如采用開口銷、串連鋼絲和止動墊圈等。由于止動件沒有預緊力,螺母松退到止動位置時防松止動件才能起作用,因此,這種方式實際上不防松而是防止脫落。
  鉚沖防松是在擰緊后采用沖點、焊接、粘接等方法,使螺紋副失去運動副特性而連接成為不可拆連接。這種方式的缺點是栓桿只能使用一次,且拆卸十分困難,必須破壞螺栓副方可拆卸。
  結構防松是利用螺紋副自身結構,即唐氏螺紋防松方式。前三類防松方式主要依靠第三者力進防松,主要是指摩擦力,其防松效果的好壞取決于第三者力的大小。而結構防松不依靠第三者力,僅依靠自身結構。結構防松方式即唐氏螺紋防松方式,也是目前先進和效果好的防松方式。

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