在机械装配中,螺栓连接是最常见且至关重要的连接方式之一。螺栓的紧固程度直接关系到机械部件的安全性和可靠性。然而,由于振动、冲击、温度变化等多种因素的影响,螺栓松动成为了一个不可忽视的问题。螺栓一旦松动,不仅可能导致机械部件的性能下降,甚至可能引发严重的安全事故。因此,研究和应用有效的螺栓防松策略,对于保障机械系统的稳定运行具有重要意义。
旋转松动,即内外螺纹间发生的相对转动导致预紧力逐渐减弱;
非旋转松动,这种情况下内外螺纹间并未发生相对转动,但预紧力由于其他因素(如紧固完成后的部分表面塌陷)而减小。这种夹紧力的损失程度受到螺栓和连接件的刚度、连接中接触面的数量、表面粗糙度以及所施加的支撑面应力等因素的影响。
利用摩擦力来防止螺栓松动是常见的方法,具体包括:
双螺母防松:通过两个相同旋向的螺母产生对顶力,增加摩擦力达到防松效果。
弹簧垫圈:虽然成本低廉、安装方便,但防松能力较弱,适用于装拆频繁的部位。
自锁螺母:依靠特殊的设计(如嵌尼龙圈、带颈收口等)增加摩擦力,实现自锁功能,但拧紧时可能较为困难。
平垫圈:保护被连接件表面不受损伤,并分散螺母对被连接件的压力。
弹性圈螺母防松:在螺纹旋入处嵌入纤维或尼龙材料,增加摩擦力并防止液体泄漏。
这种方法更为可靠,尤其适用于重要的连接部位,具体措施包括:
螺丝螺母钻孔加销固定:利用销钉进行装配定位,同时起到连接和防松的作用。
圆螺母和止动动垫片:使垫片的内舌嵌入螺栓的槽内,外舌则褶嵌于螺母的槽内以实现防松。
止动垫片:将垫片折弯贴紧螺母和被连接件的侧面,实现防松效果;对于需要双联锁紧的情况,可以使用双联止动垫片。
串联钢丝防松:通过低碳钢钢丝将各螺钉串联起来,实现相互制动;但需要注意钢丝的穿入方向。
这类方法一旦实施,通常无法重复使用螺栓,因为拆卸时往往会破坏螺纹紧固件。具体方法有点焊、铆接、粘合等。
除了上述传统方法外,还有一些创新的防松策略,如:
冲边法防松:在螺母拧紧后,对螺纹末端进行冲点处理以破坏螺纹形状从而防止松动。
粘合防松—螺母防松液:将特殊的防松液涂抹在螺栓拧紧处,待其自行固化后即可达到良好的防松效果。这种方法操作简单且效果显著。
在螺栓连接中,螺栓紧固顺序的制定是一项至关重要的工艺。不合理的紧固顺序会导致被联接件中产生高应力,并在拧紧完成后出现扭矩明显衰减等不良影响。当面对多个螺栓需要拧紧时,每个螺栓产生的夹紧力都会对之前已经拧紧的螺栓产生弹性相互作用,使得单个螺栓的实际受力情况变得复杂。因此,针对不同的装配工况,需要具体分析并制定适当的拧紧顺序。下面将介绍在单个拧紧轴工况下的拧紧顺序制定原则。
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