旋轉鬆動 非旋轉鬆動及對策

Mondo 健康 更新 2024-02-01

當螺紋擰緊引起的夾緊力衰減到足以抵抗外部載荷時,我們認為螺紋連線鬆動。

螺紋連線的鬆動可分為兩類。 一種是旋轉鬆動,即鬆動方向發生相對旋轉時發生的內外螺紋之間的鬆動; 另一種型別是非旋轉鬆動,即當內螺紋和外螺紋不相對旋轉時發生的鬆動。

今天,螺絲鈞就帶大家了解更多一下這兩次鬆動的機理和對策。

1.非旋轉鬆動

1.連線面粗糙

如下圖所示,螺母與緊韌體的接觸面、兩個緊韌體的接觸面、螺栓與緊韌體的接觸面不完全光滑,在承受交變載荷後,不光滑的表面會因摩擦而變得光滑,從而導致連線件的夾緊厚度變薄, 如下圖右圖所示,夾緊件厚度的減小對應於軸向力的衰減。

對策:盡可能降低各接觸面的粗糙度,避免緊韌體之間產生間隙; 使用一段時間後再次擰緊螺栓可恢復螺栓的軸向力。

2.連線部件之間有軟連線

如下圖所示,由於要求聯結器具有密封功能,在聯結器上會加乙個墊片,擰緊後墊片會回彈,導致軸向力衰減較大。 這種型別的結構統稱為軟連線,軟連線的軸向力和扭矩衰減較大,因此在重要位置應避免使用。

對策:優化結構,避免使用軟連線。 如果必須使用,在聯結器彈回後,再次擰緊螺栓,以降低軸向力和扭矩的衰減比。

3.被聯結器摺疊

用於擰緊的緊韌體通常經過熱處理,屈服強度一般在640MPa以上,硬度也較高,而連線件的屈服強度一般低於緊韌體的強度,當擰緊扭矩較高時,連線面可能會發生塑性變形,然後塌陷,如下圖所示。 由於連線部件的夾緊長度減小,軸向力和扭矩也衰減。

對策:使用墊圈或法蘭螺栓增加螺釘與緊韌體的接觸面積; 增加連線部件的強度和硬度。

4.熱膨脹

當螺栓與連線部位的熱膨脹係數不同時,螺栓擰緊後,當聯軸器系統溫度發生變化時,螺栓的軸向力也會發生變化。 根據聯結器和緊韌體之間的差異,軸向力可能更大,也可能不更大。

解決方案:螺栓和緊韌體可以由具有相同熱膨脹係數的材料製成。

二、旋轉鬆動

旋轉鬆動是軸向力衰減的另一種形式,主要表現為內外螺紋在鬆動方向上的相對旋轉,我們可以通過標記顏色程式碼來確認是否存在旋轉鬆動。

下面,Screw Jun根據連線副的不同應力模式分析了旋轉鬆動和應對策略。

1.熊扭轉負荷

當轉軸的中心是螺栓的中心,轉軸沿螺栓拆卸方向旋轉時,螺栓與螺母的應力形式為扭轉載荷。 如果螺栓順時針和逆時針交替移動,螺紋連線副也容易旋轉鬆動。 旋轉鬆動對扭轉載荷比較敏感,如果沒有相應的防鬆措施,螺栓容易發生旋轉鬆動;

對策:可採用開槽螺母、帶銷孔的螺栓和止動墊圈,防止螺栓和螺母鬆動。

2.承受剪下載荷

如果連線部分在剪下載荷作用下不滑動,則表示螺栓、螺母和連線部分的接觸面壓力和位移沒有變化,在這種狀態下,緊韌體不會旋轉和鬆動。

當連線的零件之間有輕微的滑動時,這會導致螺栓的軸線傾斜,螺紋面和支撐面之間的壓力會發生變化,但這不會產生引起螺栓旋轉的力。

當螺紋面之間發生相對運動時,由於螺紋面是螺旋狀的斜面,上側滑動阻力高,下側滑動阻力低,螺紋容易向下側螺紋鬆動方向滑動。 旋轉鬆動對剪下載荷非常敏感,在剪下載荷作用下容易發生旋轉鬆動,因此必須增加防鬆措施。

對策:使用雙螺母防止鬆動,使用塗覆化學膠防止鬆動,使用自鎖螺母防止鬆動。

3.可承受軸向載荷

旋轉鬆動對軸向載荷不敏感,在僅承受軸向載荷的連線結構中很少發生旋轉鬆動,因此通常不需要採取防鬆措施。 在這種受力結構中,軸向力不足,連線的零件分離。 在交變軸向載荷中,緊韌體容易出現疲勞問題。

對策:為解決因軸向力不足引起的連線件分離和緊韌體疲勞問題,可增加螺紋連線件數,增加螺紋擰緊力矩,增大螺栓尺寸,採用更高等級的螺栓,增加螺紋連線的軸向力。

三、螺絲駿的經驗

01、螺紋連線軸向力衰減有兩種形式:一種是非旋轉鬆動(內外螺紋不相對旋轉時發生鬆動),非旋轉鬆動的原因包括接觸面粗糙、連線件間軟連線、連線件塌陷、熱膨脹等。

另一種是旋轉鬆動(在鬆動方向上發生相對旋轉時發生的內外螺紋之間的鬆動),導致旋轉鬆動的載荷形式包括扭轉載荷、剪下載荷和軸向載荷。 其中,旋轉鬆動對剪下載荷最為敏感,其次是扭轉載荷,基本不受軸向載荷的影響。

02、處理非旋轉鬆動和旋轉鬆動的措施,一方面可以從連線副本身的材料和結構入手(如降低聯結器的表面粗糙度、避免軟連線、增加聯結器的接觸表面積等)。

另一方面,可以從防松方法入手(如使用雙螺栓、膠合、自鎖螺母、開槽螺母等)。

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