螺栓為什么越擰越緊呢?
一般情況下,我們對(duì)于螺栓斷裂從以下四個(gè)方面來(lái)分析:第一、螺栓的質(zhì)量。第二、螺栓的預(yù)緊力矩。第三、螺栓的強(qiáng)度。第四、螺栓的疲勞強(qiáng)度。
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,具體是由于松動(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,最后,我們總能從疲勞強(qiáng)度上找到原因,實(shí)際上,疲勞強(qiáng)度大得我們無(wú)法想象,螺栓在使用過程中根本用不到疲勞強(qiáng)度。
1、螺栓斷裂不是由于螺栓的抗拉強(qiáng)度
以一只M20×80的8.8級(jí)高強(qiáng)螺栓為例,它的重量只有0.2公斤,而它的最小拉力載荷是20噸,高達(dá)它自身重量的十萬(wàn)倍,一般情況下,我們只會(huì)用它緊固20公斤的部件,也只使用它最大能力的千分之一。即便是設(shè)備中其它力的作用,也不可能突破部件重量的千倍,因此螺紋緊固件的抗拉強(qiáng)度是足夠的,不可能因?yàn)槁菟ǖ膹?qiáng)度不夠而損壞。
2、螺栓的斷裂不是由于螺栓的疲勞強(qiáng)度
螺紋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。換句話說,螺紋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,所以說螺紋緊固件的松動(dòng)也不是因?yàn)槁菟ㄆ趶?qiáng)度。
3、螺紋緊固件損壞的真正原因是松動(dòng)
螺紋緊固件松動(dòng)后,產(chǎn)生巨大的動(dòng)能mv2,這種巨大的動(dòng)能直接作用于緊固件及設(shè)備,致使緊固件損壞,緊固件損壞后,設(shè)備無(wú)法在正常的狀態(tài)下工作,進(jìn)一步導(dǎo)致設(shè)備損壞。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。
4、選用防松效果優(yōu)異的螺紋防松方式是解決問題的根本所在
以液壓錘為例。GT80液壓錘的重量是1.663噸,其側(cè)板螺栓為7套10.9級(jí)M42螺栓,每根螺栓的抗拉力為110噸,預(yù)緊力取抗拉力一半計(jì)算,預(yù)緊力高達(dá)三、四百噸。但是螺栓一樣會(huì)斷,現(xiàn)在準(zhǔn)備改成M48的螺栓,根本原因是螺栓防松解決不了。螺栓斷裂,人們最容易得出的結(jié)論是強(qiáng)度不夠,因而大都采用加大螺栓直徑強(qiáng)度等級(jí)的辦法。這種辦法可以增加螺栓的預(yù)緊力,其摩擦力也得到了增加,當(dāng)然防松效果也可以得到改善,但這種辦法其實(shí)是一種非專業(yè)的辦法,它的投入太大,收益太小??傊?,螺栓是:“不松不斷,一松就斷。”
螺栓松動(dòng)原因分析
螺紋聯(lián)接 按自鎖條件設(shè)計(jì):ψ ≤ρv,螺紋副中產(chǎn)生的摩擦副使螺栓自鎖從而緊固螺栓,所以靜載下連接不會(huì)自行松脫。但是在沖擊、振動(dòng)、變載荷下、溫度變化較大時(shí) 螺旋副摩擦力F會(huì)減小或瞬時(shí)消失。這種現(xiàn)象若反復(fù)出現(xiàn),連接螺栓就會(huì)逐漸松動(dòng)。螺紋緊固件松動(dòng)后,產(chǎn)生的動(dòng)能mv2,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,螺栓孔被打壞 。螺栓防松原理:限制螺紋副之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),或增大相對(duì)運(yùn)動(dòng)的難度。
常用防松方法介紹
螺栓常用的防松方法有三種:摩擦防松、機(jī)械防松和永久防松。其中,機(jī)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。
一、摩擦防松
1、彈簧墊片防松彈簧墊圈的防松原理是在把彈簧墊圈壓平后,彈簧墊圈會(huì)產(chǎn)生一個(gè)持續(xù)的彈力,使螺母與螺栓的螺紋連接副持續(xù)保持一個(gè)摩擦力,產(chǎn)生阻力矩,從而防止螺母松動(dòng)。同時(shí)彈簧墊圈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(duì)于被連接件回轉(zhuǎn)。
2、對(duì)頂螺母(雙螺母)防松
3、自鎖螺母防松
螺母一端制成非圓形收口或開縫后徑向收口。當(dāng)螺母擰緊后,收口脹開,利用收口的彈力使旋合螺紋間壓緊。
4、彈性圈螺母防松
二、機(jī)械防松
1、槽型螺母和開口銷防松
2、止動(dòng)墊片
螺母擰緊后,將單耳或雙耳止動(dòng)墊圈分別向螺母和被聯(lián)接件的側(cè)面折彎貼緊,實(shí)現(xiàn)防松。
3、串聯(lián)鋼絲防松
用低碳鋼鋼絲穿入各螺釘頭部的孔內(nèi),將各螺釘串聯(lián)起來(lái),使其相互制動(dòng)。
三、永久防松
常用的永久防松有:點(diǎn)焊、鉚接、粘合等。這種方法在拆卸時(shí)大多要破壞螺紋緊固件,無(wú)法重復(fù)使用。此外還有其他防松方式,如:在旋合螺紋間涂液體膠粘劑、在螺母末端鑲嵌尼龍環(huán)、鉚沖防松等。機(jī)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。
1、沖邊法防松螺母擰緊后在螺紋末端沖點(diǎn)破壞螺紋。
2、粘合防松—螺母防松液
將螺母防松液涂抹在螺栓擰緊處,再擰上螺母,自行固化后,防松效果良好。