螺母鬆動並脫落螺栓並不是乙個新現象。 從 19 世紀開始，螺栓和螺母的設計得到了改進，以防止它們鬆動。
目前，大多數人已經知道，連線點的橫向移動可以完全鬆開非鎖緊螺母。 一旦螺紋表面與夾緊部件的其他接觸面之間發生相對運動，螺栓在連線的圓周方向上幾乎完全無摩擦。
由於作用在螺紋上的螺栓預緊力是傾斜的，因此在圓周方向上產生扭矩，導致螺母自動鬆動。 防止螺母鬆動的方法是讓接頭產生足夠的預緊力，以免發生接頭運動。
然而，這只是一種理論情況，在實踐中並不總是能夠做到這一點，因為在許多應用中，很難確定作用在連線點上的實際力。
因此，在這種情況下，為了防止打滑的發生，通常採用某種鎖緊裝置來防止螺母鬆動。
圖1 橫向關節運動。
鎖緊螺母是提供自松阻力的最常見方法之一。 這種螺母的專利出現在 60 世紀的 19 年代。 這種螺母的乙個優點是可以在裝配時通過測量相關扭矩來檢查鎖定功能。
關鍵技術要求是擰緊方向的旋入扭矩不得超過規定的最大值，釋放和釋放扭矩必須達到規定的最小值。
許多鎖緊螺母都有專有設計，但一般來說，它們可以分為兩大類，金屬鎖緊螺母和非金屬鎖緊螺母。
大多數種類的非金屬鎖緊螺母在螺母的尖端都有乙個聚合物環，當擰緊到螺栓上時會產生防鬆扭矩。 全金屬螺母通常採用橢圓形的頂螺紋製成，或使用彈簧鋼嵌件來實現防鬆扭矩。
三十年前發表的研究表明：
鬆動阻力取決於電流扭矩的大小。 旋入扭矩越高，自松阻力越高。 擰緊扭矩過大的缺點是扭轉應力會傳遞到螺紋中，導致過早屈服，從而限制了實現更高預緊力的能力。
在橫向振動測試（DIN 65151）下，即使在鎖緊螺母鬆開後，預緊力的殘餘量仍能保留。 也就是說，這些螺母在測試過程中會部分鬆動，但是當達到一定的預緊力水平時，鬆動將停止，這樣螺母就不會從螺栓上脫落。
圖 2 顯示了鎖緊螺母在橫向振動試驗下的典型預緊衰減圖。 這些曲線是 M8 尼龍嵌件螺母的振幅 + -065 mm 的橫向振動曲線。 在鬆動的初始階段之後，螺母旋轉停止，在緊韌體中留下殘餘的預緊力。
在橫向振動下，這些扭矩型鎖緊螺母並不是真正的“鎖緊螺母”，因為它們不能完全防止旋轉。
圖2 常用扭矩螺母的典型鬆動曲線。
對扭矩鎖緊螺母鬆動發生的事故的研究是：接頭將承受軸向和橫向載荷。
先前發表的研究表明：單獨作用在接頭上的軸向載荷不會引起任何明顯的鬆動。
國外學者研究了軸向載荷在接頭橫向運動的情況下如何影響鎖緊螺母的鬆動特性。
圖3 測試溶液
為了研究這種螺母分離的原因，對容克機器進行了修改，以允許將軸向和橫向載荷分別引入接頭。 改進後的機器的詳細資訊如圖 3 所示。
微型液壓千斤頂用於在發生橫向運動時將軸向載荷施加到對接上。 這種布置允許將單個軸向載荷、橫向位移或兩者的組合施加到接頭上。
使用改進的容克斯機器進行的實驗表明，軸向載荷和橫向載荷的組合對流行的扭矩螺母的鬆動具有深遠的影響。
測試結果顯示：
如果軸向載荷超過標準容克試驗中螺母保留的預緊力，螺母將繼續旋轉，直到與螺栓分離。
在這種情況下，軸向載荷會導致接頭分離，即聯結器之間存在間隙。 軸向載荷將產生橫向運動產生的鬆散扭矩，該扭矩繼續旋轉螺母，直到螺母與螺栓分離。
這在圖 4 中說明了這一點。 首先擰緊螺母，然後施加軸向載荷。 在這個階段，由於接頭和螺栓形成的擺輪彈簧系統，螺栓只承受一小部分載荷。
螺栓充當拉伸彈簧，接頭充當壓縮彈簧，拉伸和壓縮載荷相互平衡。 螺栓只拉伸一小部分，因此只有一小部分軸向載荷。
在這個階段，大部分軸向載荷是通過減少接頭承受的壓縮量來維持的。 當機器啟動並且接頭發生橫向運動時，可以觀察到螺母的快速鬆動。
減小預緊力，直到接頭分離，使軸向載荷完全由螺栓支撐。 只要保持軸向載荷，螺母就會繼續旋轉，直到機器停止或螺母分離。
圖4 如果在恆定的軸向載荷和接頭橫向運動下，鎖緊螺母的鬆動過程施加間歇性軸向載荷，當載荷高於等於螺栓保留的剩餘預緊力的閾值時，就會發生螺母旋轉。
如果反覆將此載荷施加在接頭上，螺母將完全鬆動並從螺栓上脫落。 如圖 5 所示。 如果未施加軸向載荷，虛線表示曲線鬆散。
圖5：間歇軸向載荷和橫向接頭下主扭矩螺母的鬆動，也適用於常見的非鎖緊螺母。 在存在軸向載荷的情況下，普通螺母可以很容易地從螺栓上拆下。 在存在橫向關節運動的情況下，即使是非常小的軸向載荷也會導致脫落。
橫向運動時產生的鬆動扭矩取決於螺栓預緊力的大小。 預緊力越高，鬆動扭矩越大。 在鎖緊螺母的情況下，在橫向振動下發生鬆動，直到鬆動的扭矩被等量的鎖緊扭矩抵抗。
一旦發生足夠的自松，使軸向載荷大於剩餘的預緊力，軸向載荷就會產生鬆動的扭矩，正是這個載荷使螺母旋轉，使其與螺栓分離。
根據已完成的實驗和測量結果，當接頭發生橫向運動時，施加的軸向載荷會導致鎖緊螺母出現自松趨勢。
當接頭橫向移動時，這種型別的螺母是否會完全鬆動取決於施加的軸向載荷的大小。
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