螺栓松動(dòng)脫落的原因和解決螺栓松動(dòng)的辦法
螺栓松動(dòng)脫落的原因有以下幾個(gè):
一、采用螺栓連接兩個(gè)或兩個(gè)以上構(gòu)件時(shí),由于螺紋升角小于當(dāng)量摩擦角,所以螺紋可以自鎖,達(dá)到連接可靠的目的。然而,在實(shí)際服役時(shí),很多構(gòu)件承受交變載荷、振動(dòng)載荷、沖擊載荷以及溫度載荷的作用,螺紋副間的摩擦力會(huì)下降甚至消失,于是螺紋就產(chǎn)生了松動(dòng),因此螺紋連接必須進(jìn)行防松處理。
二、螺栓連接的本質(zhì)就是防止螺栓與螺母之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)螺栓相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),螺栓間存在兩類(lèi)摩擦力矩來(lái)平衡螺栓的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。由載荷與預(yù)緊力作用在螺栓上產(chǎn)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(lái)自四個(gè)方面:1)螺栓的質(zhì)量問(wèn)題;2)螺栓的預(yù)緊力矩不足;3)螺栓的強(qiáng)度不夠;4)螺栓的疲勞強(qiáng)度較低。實(shí)際上,螺栓斷裂絕大多數(shù)情況都是因?yàn)樗蓜?dòng)而斷裂的,是由于松動(dòng)而被打壞的。因?yàn)槁菟ㄋ蓜?dòng)打斷的情況和疲勞斷裂的情況大體相同,zui后,我們總能從疲勞強(qiáng)度上找到原因,實(shí)際上螺栓在使用過(guò)程中根本用不到疲勞強(qiáng)度。
螺栓緊固件的松動(dòng)不是由于螺栓的疲勞強(qiáng)度:螺栓緊固件在橫向振松實(shí)驗(yàn)中只需一百次即可松動(dòng),而在疲勞強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)中需反復(fù)振動(dòng)一百萬(wàn)次。換句話(huà)說(shuō),螺栓緊固件在使用其疲勞強(qiáng)度的萬(wàn)分之一時(shí)即松動(dòng)了,我們只使用了它大能力的萬(wàn)分之一,所以說(shuō)螺栓緊固件的松動(dòng)通常不是因?yàn)槁菟ㄆ趶?qiáng)度不足。
螺栓緊固件損壞的真正原因是松動(dòng)。螺栓緊固件松動(dòng)后,產(chǎn)生巨大的動(dòng)能,這種動(dòng)能直接作用于緊固件及設(shè)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。
解決螺栓松動(dòng)的辦法有五種:摩擦防松、機(jī)械防松、鉚沖防松、結(jié)構(gòu)防松和科銳特螺栓防松。
摩擦防松是應(yīng)用zui廣的一種防松方式,這種方式在螺栓之間產(chǎn)生一不隨外力變化的正壓力,以產(chǎn)生一可以阻止螺栓相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦力。這種正壓力可通過(guò)軸向或同時(shí)兩向壓緊螺栓來(lái)實(shí)現(xiàn)。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(duì)于螺母的拆卸比較方便,但在沖擊、振動(dòng)和變載荷的情況,一開(kāi)始螺栓會(huì)因松弛導(dǎo)致預(yù)緊力下降,隨著振動(dòng)次數(shù)的增加,損失的預(yù)緊力緩慢地增多,zui終將會(huì)導(dǎo)致螺母松脫、螺栓聯(lián)接失效。
機(jī)械防松是用止動(dòng)件直接限制螺栓的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。如采用開(kāi)口銷(xiāo)、串連鋼絲和止動(dòng)墊圈等。由于止動(dòng)件沒(méi)有預(yù)緊力,螺母松退到止動(dòng)位置時(shí)防松止動(dòng)件才能起作用,因此,這種方式實(shí)際上不防松而是防止脫落。
鉚沖防松是在擰緊后采用沖點(diǎn)、焊接、粘接等方法,使螺栓失去運(yùn)動(dòng)副特性而連接成為不可拆連接。這種方式的缺點(diǎn)是栓桿只能使用一次,且拆卸十分困難,必須破壞螺栓方可拆卸。
結(jié)構(gòu)防松是利用螺栓自身結(jié)構(gòu),即唐氏螺紋防松方式。前三類(lèi)防松方式主要依靠第三者力進(jìn)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(jié)構(gòu)防松不依靠第三者力,僅依靠自身結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)防松方式即唐氏螺栓防松方式。唐氏螺紋防松方式雖然可以很好解決螺栓容易松動(dòng)的問(wèn)題,但是在使用中若不注意和保養(yǎng)、定期維護(hù)等,唐氏螺紋防松方式也是會(huì)因其各自的缺點(diǎn)而出現(xiàn)不同的問(wèn)題的。
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