单位文秘网 2021-07-04 01:06:50 点击: 次
摘 要: 从理论上分析了螺纹松动的原因,得到松动原因包括接触面有变形的情况、受到了轴向和横向的作用力等。对平常使用的防松方法进行了阐述,尤其是对螺母防松、防松胶、预紧力等方法的原理展开了研究,并对这些方法的作用结果进行评价。结果表明,得到预紧力防松方法是当前较为适合的方法,对螺纹间连接的可靠性的提升提供了有益的借鉴。
关键词: 螺纹联接; 预紧力; 锁紧螺母; 施必牢螺母; 防松胶
中图分类号: TH 131.3 文献标志码: A 文章编号: 1671-2153(2016)03-0100-05
0 引 言
螺纹联接由于精度高、装配方便、零件拆装便利等优点,对当前机构设备之间的连接应用非常广泛。由于这种方式具有自锁性等特点,然而,对于有冲击力作用、振动及温度突变等环境下工作,由于支承面的磨损、被连接件的受压下陷、螺栓的过载屈服等各种原因可能松动,导致预紧力下降,使其由拧紧状态的紧连接变为没有预紧力或预紧力不足的松连接。若出现螺纹间的连接不紧,就会出现预紧力下降,严重时没有预紧力作用,使得螺纹之间的连接质量下降,而设备零件易于损坏,严重时连接直接分离开来。对真实的环境中,由于联接件之间连接不紧或分离,导致人受伤或设备受损的情况经常出现。因此,保持紧固件自身的锁紧,使其在一定时间内松而不脱,对防止被连接件因分离而失效至关重要。
1 螺纹联接松动原因分析
对于以螺纹连接的设备,因两个螺纹之间的接触面会产生摩擦力、螺纹的支承面与其连接件之间的接触面也会产生摩擦力。现在对三角形的螺纹作为例子来进行分析,首先对配合螺纹进行受力分析,如图1所示。图1(a)为螺母在拧紧过程中的受力情况,此时滑块沿着斜面上升,受到的动摩擦力Nf沿斜面向下;图1(b)为螺母在松脱过程中的受力情况,此时滑块沿着斜面下降,受到的动摩擦力沿斜面向上。
图1中,Ff为螺母受到的轴向载荷;FS为螺母受到的横向推力;Nf为螺母受到的动摩擦力;N为螺母受到斜面的支撑力;λ为螺纹升角,等效为λ=p/πd(其中p为螺距,d为螺栓公称直径);ρ为摩擦角,与之对应的是摩擦系数μ,其关系为μ=tan ρ。
对于标准三角形螺纹:λ的范围为λ<3°,μ的范围一般为μ≥0.1,则arctan1.155μ≥arctan0.1155=6.59°;λ-arctan1.155μ<0,则松脱过程中的推力FS和扭矩TS均为负值,即只有当螺母受到相反方向的外载荷或扭矩,螺母才会发生松动,否则无论轴向力多大,螺母都不会松脱,体现自身的自锁性[1]。
若有变动载荷加载在上面,如受到振动力与冲击力,则紧固件会出现微小的位移,这个位移值会使得摩擦系数从较大的静态值降低为一个较小的动态值,那么会在螺纹的轴向出现压力衰减,螺纹副间的摩擦阻力会瞬时减小甚至消失。类似于坡面上有一个重物因其受到的摩擦力减少甚至没有受到摩擦力而出现向下运动的情况,此现象叫做自松现象[2]。如果这种情况反复出现,经过一定的周期后相互配合的螺纹就会出现松脱甚至发生脱落的现象,则螺纹连接就不起作用了。一般来说,导致螺纹之间连接松动主要是下面三类:
(1)因接触面变形而出现松动。这里说的接触面有两类,螺栓头和被连接件接触面以及内外螺纹配合面,这两个地方的变形都可能引起松动。此处出现的松动尽管距离较小,然而,它的出现意味着螺纹和支撑面之间紧固力减少,以及标志着严重变形的开始。因此,这种变形对松动的影响是应该得到重视的。
(2)轴向受到外力的影响。若联接件受到轴向力,那么就会使螺栓受到拉伸,则螺纹的牙面上就受到对应的径向分力,此时,螺栓与螺母之间也会出现较小的位移。若作用力持续增加,那么这个位移将会越来越大,从而螺母松动的间隙更大。此外,由于螺母出现松动,它和螺杆之间的摩擦力也会降低,从而使得螺纹之间自锁不住,进一步会导致连接松动。
(3)受到横向力的影响。若横向力加载时,螺栓与螺母之间也会出现较小的位移。若作用力持续增加,那么这个位移将会越来越大,从而螺母松动的间隙更大。此外,由于螺母出现松动,甚至完全分离,从而使得螺纹之间自锁不住,进一步会导致连接松动。
上述三点原因出现的情况通常是变形、振动或外力作用等场景,有时三者共同出现,有时三者相互影响,消除了螺旋副中的自锁摩擦力矩,引起松动。由于国内汽车行业、铁路行业等快速发展,对于联接件之间的防松也有着更高的要求。最近几年出现的防松固件也越来越多,然而对于使用者而言,重要的是了解紧固件的各种防松方法优缺点而选择合适的防松方式。
2 螺纹联接防松方法及应用
通过查询多种文献资料,可以知道当前已有许多种防松方法与产品,就其防松原理来进行划分主要有:依赖摩擦力来防松、机械防松、涂防松胶、破坏螺纹副防松等[3]。
2.1 摩擦防松
工业生产,因为它们省去了在生产线上涂胶过程,提高了装配的速度,并确保了质量。点涂法就是将厌氧胶均匀的涂在螺栓的圆周方向上,当螺栓或螺帽紧固以后,胶水被激活,24 h后将硬化形成为具有弹性胶层,从而起到密封的作用。此胶可以将螺纹进行紧固,随着扭矩的增加,能够避免螺栓发生移动,也使得螺栓的防松效果得到增加,从而满足防松的具体要求。2.3 机械防松
对于螺纹件和连接设备之间的紧固或螺纹和螺纹之间紧固,避免有松动的情况出现。此方式的可靠性依赖于紧固件的强度。其不足之处在于紧固件的质量,在安装过程中相对较难,机动操作难以使用。一般的机械防松方式有:六角开槽螺帽与开口销、串连钢丝、止动垫圈等。
2.4 解除摩擦副的运动关系防松
若采用某些方式使螺纹副不能运动而达到紧固的目的,如使用焊牢、铆接等方法,从而将原来可以拆装的螺纹变为死螺纹,此方式防松比较可靠。但其不足之处在于,紧固后的联接件不能再被利用了,并且操作比较复杂,对于某些需要防松但不会再次使用的场景比较适合采用。此方法主要有冲点方法、铆接方法、螺帽开槽法等。
3 结束语
螺纹连接接触面的微滑移将引起初始预紧力的下降,这是导致螺纹联接松动的主要原因,尤其在变载、冲击、振动等机械作用下,松动现象更频繁。为了防止紧固件松动,首先从设计上选择合适的螺栓尺寸和装配扭矩值,从而得到足够的预紧力值,在防松上特别重要;在制造中降低螺栓和与被联接件接触表面的表面粗糙度和形状误差,减少螺纹接触面的变形;对于重要部位的紧固件,要在对应的使用场景上,采用与之相关的联接结构,并辅以对应的防松手段,可以使整个联接装置的防松性能得到提升,也大大增加了整个设备的可靠性。
参考文献:
[1] 黄玉亭. 重卡驱动桥壳与减速器壳联接螺纹防松试验研究[D]. 青岛理工大学,2012.
[2] 赵勇,杨刚雷,尚海红,荣海奎. 螺纹联接的防松[J]. 煤矿机械,2009,12:163-165.
[3] 姚敏茹. 螺纹联接防松技术的研究应用与发展[J]. 新技术新工艺,2006,6:26-28.
[4] 朴炎. 螺纹联接设计与计算[M]. 北京:高等教育出版社,1995:144-161.
[5] 陈亭志. 螺栓选型和装配扭矩的计算方法研究[J]. 机械工程师,2014,6:77.
[6] 范丽霞,张鹏洲. 楔形螺纹技术及在商用车上的应用[J]. 汽车科技,2011(9):56-59.
[7] 李柏乐,花庆宝. 浅谈螺纹锁固胶的选型与应用[J]. 装备制造技术,2014(4):36-40.
Abstract: This paper theoretically analyzes the causes of threaded joint’s looseness. The looseness of threaded joint happened under the condition of initial deformation of the contact surface, the axial load and lateral load.The effective methods to prevent loosing of threaded joint are introduced, especially the principle of the preload locking, locking nut, Spiralock nuts and anti?鄄loose adhesive, and made a brief evaluation of their application results.In engineering application,selecting reasonable pre?鄄tight force and prevent loosing method will effectively enhance the reliability of threaded joint.
Keywords: thread joint; pre?鄄tight force; lock nut; spiralock nut; anti-loose adhesive
(责任编辑:徐兴华)
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