螺栓松動(dòng)的5個(gè)原因及防松方式

公司微信服務(wù)號:sawchina2005，抖音號:shok,每天都會(huì )更新作品，歡迎圍觀(guān)！

什么原因導致螺栓松動(dòng)?

    在螺栓連接中，擰緊螺母實(shí)際上會(huì )使螺栓伸長(cháng)，就像拉動(dòng)一個(gè)剛硬的彈簧一樣，如圖。這種拉力，或者叫張力，會(huì )對被連接件產(chǎn)生相反的夾緊力，將被連接件的兩部分或更多部分緊密的固定在一起。如果螺栓松動(dòng)，夾緊力就會(huì )減弱降低。

    螺栓松動(dòng)分為旋轉松動(dòng)和非旋轉松動(dòng)。

    非旋轉松動(dòng)很難初期很難覺(jué)察到，只有長(cháng)時(shí)間預緊力下降，零件出現滑動(dòng)，磨損等才能表現出來(lái)，因此，這種松動(dòng)危害是比較大，同時(shí)，這種松動(dòng)只要設計好了，往往能夠避免。

    非旋轉松動(dòng)主要是嵌入損失、滑動(dòng)磨損、被連接件塑性變形、螺栓承受高溫蠕變、被連接件使用的與螺栓不一致的材料等。

    螺栓擰緊后由于螺栓頭與被連接件、螺母端面與被連接件、螺紋、被連接件之間的接觸面存在微觀(guān)的表面凹凸不平，在擰緊后這些凹凸不平的高點(diǎn)就會(huì )產(chǎn)生材料的壓潰永久塑性變形，造成夾緊力的損失。

    如果設計的夾緊力不足以抵抗外部的橫向載荷，就會(huì )在承受外載荷后結合面之間產(chǎn)生滑動(dòng)，引起零件的磨損，引起被夾緊零件長(cháng)度減小，從而造成螺栓預緊力的降低。

    被連接件如果設計的不合理，如襯套壁厚設計太薄，或襯套的材料強度比較低，在螺栓擰緊后，襯套承受的壓應力就會(huì )超出材料的強度，長(cháng)時(shí)間受力后就會(huì )造成預緊力的下降。

    被連接件的塑性變形也包括開(kāi)檔(開(kāi)口)結構的零件設計的間隙太大，或平行度、平面度太大等，在螺栓擰緊后開(kāi)檔的鈑金件也會(huì )容易出現塑性變形，從而引起扭矩衰減和預緊力的下降。

    螺栓連接應用于高溫場(chǎng)合時(shí)，材料會(huì )產(chǎn)生蠕變，在高溫時(shí)造成預緊力的下降。由于螺栓和被連接件的材料不同，線(xiàn)膨脹系統不同，在設計時(shí)如果沒(méi)有考慮這些因素，例如在夏天裝配后，在冬天使用時(shí)，由于鋁合金的線(xiàn)膨脹系數更大，預緊力會(huì )下降，有可能就不能達到設計時(shí)的要求。

    旋轉松動(dòng)比較容易發(fā)現，由于目前大多數企業(yè)螺栓擰緊以后，會(huì )在螺栓和被連接件上畫(huà)上標記線(xiàn)，只要出現松動(dòng)就能比較容易的發(fā)現。

    螺栓受到橫向載荷、扭矩更加容易造成螺栓的旋轉松動(dòng)，如果螺栓僅僅受到軸向載荷相對不會(huì )引起旋轉松動(dòng)。

螺栓松動(dòng)原因分析

    螺栓松動(dòng)至少有五種原因，他們可以單獨發(fā)生，也可以同時(shí)發(fā)生：

1擰緊不足

    根據前面說(shuō)明，擰緊不足的螺栓如果再出現松動(dòng)，接頭便沒(méi)有足夠的夾緊力將各個(gè)部分固定在一起。這可能導致兩個(gè)零件之間橫向滑動(dòng)或連接件分離，從而就會(huì )在螺栓上施加不必要的剪切應力或較大的軸向應力，最終可能導致螺栓斷裂，如圖。

2振動(dòng)

    對螺栓連接在振動(dòng)下的試驗表明，許多小的“橫向”滑動(dòng)導致連接的兩個(gè)部分相互運動(dòng)，同時(shí)螺栓頭或螺母與被連接件也會(huì )產(chǎn)生運動(dòng)。這些重復的運動(dòng)會(huì )抵消螺栓和被連接件之間的摩擦力。最終，振動(dòng)將導致螺栓的螺紋上“旋轉松開(kāi)”，接頭失去夾緊力。

3嵌入和熱膨脹

    設計開(kāi)發(fā)螺栓張力的工程師允許有一段磨合期，產(chǎn)生一定的預緊力損失，在此期間，螺栓的緊密度會(huì )松弛到一定程度。這種松弛是由于螺栓頭和/或螺母、螺紋及被連接件結合面之間嵌入造成的，并且可以在軟材料(如復合材料)以及硬質(zhì)拋光金屬都會(huì )發(fā)生。如果接頭設計不當，或者在開(kāi)始時(shí)螺栓未達到規定張力，則接頭的嵌入損失可能導致夾緊力小于所需的最小夾緊力。

4墊片蠕變

    許多螺栓接頭在螺栓頭和接頭表面之間包括一個(gè)薄而軟的墊圈，以完全密封接頭，防止氣體或液體泄漏。墊圈本身也是能夠起到彈簧的作用，在螺栓和接合面的壓力下回彈。

    隨著(zhù)時(shí)間的推移，尤其是接近高溫或腐蝕性化學(xué)品時(shí)，墊圈可能會(huì )“蠕變”老化，這意味著(zhù)它失去彈性，導致夾緊力的損失。如果緊挨螺栓的墊圈區域被內部壓力沖破，或者螺栓沒(méi)有均勻地擰緊到接頭的整個(gè)表面，也可能發(fā)生這種情況。

    如果螺栓和接頭的材料不同，由于環(huán)境快速變化或工業(yè)循環(huán)過(guò)程導致的溫度差異過(guò)大以及裝配和使用的環(huán)境溫度差異太大，都會(huì )導致螺栓材料迅速膨脹或收縮，可能會(huì )使螺栓松動(dòng)或預緊力下降。

5沖擊

    來(lái)自機械、發(fā)電機、風(fēng)力渦輪機、汽車(chē)等設備的動(dòng)態(tài)或交變載荷可導致較大的機械沖擊，這樣沖擊力施加在螺栓或接頭上，導致螺栓發(fā)生相對滑動(dòng)。就像較大振幅的振動(dòng)一樣，這種滑動(dòng)最終會(huì )導致螺栓松動(dòng)。

    這些工況在設計時(shí)候往往不會(huì )考慮到，或者這種載荷不常見(jiàn)或者基本不會(huì )發(fā)生，為了降低重量和成本，螺栓接頭在這種濫用工況下允許產(chǎn)生滑動(dòng)，只要不被剪斷即可。