12 種超級經典的螺栓防松設計

2021-02-22 螺絲與螺帽

您是否遇到過螺栓失效問題?如何進行有效防松?

為了更好地應對防松課題,有效地開展「首屆防松技術論壇」,本著「問題來源於行業,論壇服務於行業」的宗旨,現就防松問題,問計於同仁,希望行業共同把脈。

常用的防松方法有三種:摩擦防松、機械防松和永久防松。

機械防松和摩擦防松稱為可拆卸防松,而永久防松稱為不可拆卸防松。

常用的永久防松有:點焊、鉚接、粘合等,這種方法在拆卸時大多要破壞螺紋緊固件,無法重複使用。

常見摩擦防松有:利用墊片、自鎖螺母及雙螺母等。

常見的機械防松方法:利用開口銷、止動墊片及串鋼絲繩等。 


12個比流行或者說分享比較多的防松設計,一個比一個精彩,希望這些設計,能給大家提供選擇或者帶來幫助。

對頂防松螺母原理:雙螺母防松時產生兩個摩擦力面,第一摩擦力面是螺母與被緊固件之間,第二摩擦力面是螺母與螺母之間。安裝時,第一摩擦力面的預緊力為第二摩擦力面的80%。在衝擊和振動載荷作用時,第一摩擦力面的摩擦力會減小和消失,但同時,第一螺母會被壓縮導致第二摩擦力面的摩擦力進一步加大。螺母松退必須克服第一摩擦力和第二摩擦力,由於第一摩擦力減小的同時第二摩擦力會增大。這樣防松效果就會比較好。唐氏螺紋防松原理:唐氏螺紋緊固件也是採用雙螺母防松,但是,兩個螺母的旋轉方向相反。在衝擊和振動載荷作用時,第一摩摩擦力面的摩擦力會減小和消失,第一螺母(圖中右旋)會產生松退趨勢,即螺母向左旋轉。但是第二螺母(圖中左旋)的旋向與第一螺母的旋向相反,因此第一螺母的松退力直接轉換成第二螺母的擰緊力。這樣,螺母萬萬不會松退。在30°楔形陰螺紋的牙底處有一個30度的楔形斜面,當螺栓螺母相互擰緊時,螺栓的牙尖就緊緊地頂在陰螺紋的楔形斜面上,從而產生了很大的鎖緊力。由於牙形的角度改變,使施加在螺紋間接觸所產生的法向力與螺栓軸成60度角,而不是像普通螺紋那樣的30度角。顯然30°楔形螺紋法向壓力遠遠大於扣緊壓力,因此,所產生的防松摩擦力也就必然大大增加了。從下面的圖可以看到二個箭頭所表示的力均為Pɑ,傳統的60度角螺紋的法向壓力P=1.15Pɑ;而30°楔形螺紋由於牙底有一個30度角的楔形斜面,其法向壓力的角度、大小均有改變,法向壓力P=2Pɑ。這樣,30°楔形螺紋與傳統60度螺紋,二者的法向壓力之比≈12∶7,防松摩擦力相應地增加了。30°楔形螺紋的楔形面還可以消除普通螺紋受力不均勻、脫扣咬死等問題。自鎖螺母一般是靠摩擦力自鎖,咱們上面提到的30°楔形螺紋防松應該屬於自鎖螺母的範疇。它分為:用於築路機械、礦山機械、振動機械設備的高強度自鎖螺母,用於宇航、航空、坦克、礦山機械等的尼龍自鎖螺母,用於工作壓力不大於2atm工作介質為汽油、煤油、水或空氣使用溫度為-50~100℃的產品上的遊動自鎖螺母,和彈簧夾自鎖螺母。螺紋鎖固膠是由(甲基)丙烯酸酯、引發劑、助促進劑、穩定劑(阻聚劑)、染料和填料等按一定比例配合在一起所組成的膠黏劑。對於通孔工況:將螺栓穿過螺孔,將螺紋鎖固膠塗至嚙合部螺紋上,裝配螺母並上緊至規定力矩。對於螺孔深大於螺栓長的工況:需將鎖固膠塗到螺栓的螺紋上,裝配並上緊至規定力矩。對於盲孔工況:將鎖固膠滴至盲孔底部,再將鎖固膠塗到螺栓的螺紋上,裝配並上緊至規定力矩;如盲孔開口向下,則只需將鎖固膠塗在螺栓的螺紋上即可,盲孔內不需塗膠。對於雙頭螺栓工況:應將鎖固膠滴至螺孔中,再在螺栓上塗鎖固膠,將螺柱裝配並上緊至規定力矩;裝配其它零件後將鎖固膠塗在螺柱與螺母嚙合部位,裝配螺母並上緊至規定力矩;如盲孔開口向下,則孔內不需滴膠。對於預裝配型螺紋緊固件(如可調螺釘):裝配並上緊至規定力矩後,將鎖固膠滴入螺紋嚙合處,使膠液自行滲入即可。楔入式鎖緊墊圈外表面的放射狀鋸齒和其所接觸的工件表面咬合。當防松系統遭遇動力負載時,位移只能發生在墊圈的內表面。在楔入式鎖緊墊圈延厚度方向的可擴展距離大於螺栓延螺紋可產生的縱向位移。已經有120年歷史的HEICO-LOCK楔入式防松系統產品包括楔入式鎖緊墊圈、RING-LOCK楔入式墊圈和楔入式鎖緊螺母,主要材質為碳鋼塗達克羅和316不鏽鋼,254SMO、C276和718等不鏽鋼材質也有大量應用。螺母擰緊後,把開口銷插入螺母槽與螺栓尾部孔內,並將開口銷尾部扳開,防止螺母與螺栓的相對轉動。開槽螺母與螺杆帶孔螺栓和開口銷配合使用,以防止螺栓與螺母相對轉動。串聯鋼絲防松是將鋼絲穿入螺栓頭部的孔內,將各螺栓串聯起來,起到相互牽制的作用。這种放松方式非常可靠,但拆卸比較麻煩。單股鋼絲一般常用於分布間隔很近的小螺釘群或很不容易達到的地方,如圖所示。螺母擰緊後,將單耳或雙耳止動墊圈分別向螺母和連接件的側面折彎貼緊,即可將螺母鎖住。若兩個螺栓需要雙聯鎖緊時,可採用雙聯制動墊圈,是兩個螺母相互制動。彈簧墊圈的防松原理是在把彈簧墊圈的壓平後,彈簧墊圈會產生一個持續的彈力,使螺母與螺栓的螺紋連接副持續保持一個摩擦力,產生阻力矩,防止螺母鬆動。同時彈簧墊圈的開口處的尖角分別嵌入螺栓和被連接件表面,從而防止螺栓相對於被連接件迴轉。這種熱融緊固技術是一種通過設備中心擰緊軸將電機的高速旋轉傳導至待連接板料摩擦生熱產生塑性形變後,自攻絲並螺接的冷成型工藝。熱融緊固連接工藝步驟與過程包括六個階段:旋轉(加熱)→穿透→通孔→攻螺紋→擰螺紋→緊固。智能變色螺栓,確切的說這是一種名叫Smartbolt的感應螺栓,感應螺栓的螺栓頭有一個感應盤,你擰的越緊它的顏色越深。當力度達到百分之九十時由黃色變為綠色,達到百分之百之後就是黑色的了。這種螺栓咱們前段時間剛介紹過,沒有看到文章的小夥伴直接暴擊上面這張圖就可以。高強度螺栓連接一般是不需要額外施加防松措施的,因為高強度螺栓一般都要求施加一個比較大的預緊力,這麼大的預緊力使螺母與被連接件之間產生強大的壓力,這種壓力會產生阻止螺母轉動的摩擦扭矩,因此螺母不會鬆脫。除了上面咱們總結的一些比較流行的防松,那就是咱們在文章開頭提到的永久防鬆了。

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