螺栓常用的防松方法介绍
螺栓常用的防松方法有三种：摩擦防松、机械防松和永久防松。机械防松和摩擦防松称为可拆卸防松，而永久防松称为不可拆卸防松。
常用的永久防松方法有：点焊、铆接、粘合等。这种方法在拆卸时大多要破坏螺纹紧固件，无法重复使用。
常见摩擦防松有：利用垫片、自锁螺母及双螺母等。
常见的机械防松方法：利用开口销、止动垫片及串钢丝绳等。机械防松的方法比较可靠，对于重要的联接要使用机械防松的方法。下面分述如下：
（1）摩擦防松
①弹簧垫片防松：
弹簧垫圈材料为弹簧钢，装配后垫圈被压平，其反弹力能使螺纹间保持压紧力和摩擦力，从而实现防松。
②对顶螺母（双螺母）防松：
利用螺母对顶作用使螺栓式中受到附加的拉力和附加的摩擦力。由于多用一个螺母，并且工作不十分可靠，目前已经很少使用了。
③自锁螺母防松：
螺母一端制成非圆形收口或开缝后径向收口。当螺母拧紧后，收口胀开，利用收口的弹力使旋合螺纹间压紧。这种防松结构简单、防松可靠，可多次拆装而不降低防松性能。
④弹性圈螺母防松：
螺纹旋入处嵌入纤维或尼龙来增加摩擦力。该弹性圈还起防止液体泄漏的作用。
（2）机械防松
①槽形螺母和开口销防松
槽形螺母拧紧后，用开口销穿过螺栓尾部小孔和螺母的槽，也可以用普通螺母拧紧后进行配钻销孔。
②圆螺母和止动垫片
224 第21章 螺纹紧固件连接的防松 一、松动机理 螺纹连接在工作状态下可能会经受所有类别的变动载荷，包括极为激烈的振动和冲击载荷。在变动载荷的作用下，螺纹连接的失效通常是由其自身的松动和疲劳破坏所引起的。在一般情况下，螺纹连接抗振松的寿命比其材料和结构的疲劳寿命短得多，远在疲劳破坏之前，就已经出现了因松动而造成螺纹连接的松脱失效，或者出现了因松动而导致连接件和被连接件的过早疲劳破坏。螺纹连接的失效会影响产品和设备的正常运转，甚至会造成严重的后果。如何防止螺纹连接的松动是研制和设计螺纹紧固件的重要任务之一。 在通常的螺纹连接中，摩擦力产生于内外螺纹接触面或螺纹紧固件支承面与被连接件的接触面上。当螺纹连接开始松转时，克服螺纹接触面上的摩擦所需的力矩M 1为： ()αρ-= tg Qd M 2 2 1……………………………（公式21-1） 式中：Q ——作用于螺栓或螺钉上的预紧力，又称轴力或紧固系统的夹紧力； d 2——螺纹中径； ρ——摩擦角，对于三角形螺纹,β ρcos 1 M tg = ,M 1是螺纹接触面之间的摩擦系数，β是牙型半角； α——螺纹螺旋线的升角，又称导角。 螺纹紧固件被拧紧后，由于螺母或螺钉头支承面上的摩擦而产生的附加力矩M 2为： 2 2 22D Q M μ= …………………………（公式21-2） 式中：μ 2——螺母或螺钉头支承面与被连接件接触面之间的摩擦系数； D 2——螺母或螺钉头支承面的平均直径，在接触压力均匀的情况下，D 2的精确值是： ??? ? ??--=223 3232n n R R R R D ωω ，R ω和R n 分别是支承面的外半径和内半径，如果支承面不平或接触压力不均匀，D 2就可能随着支承面的内半径到外半径而变化。 综上所述，决定螺纹连接开始松转时的总力矩M 为： ()??????+-=+=22 22221D tg d Q M M M μαρ…………………（公式21-3） 分析公式21-3可知，仅在总力矩M 等于或小于零的情况下，螺纹紧固件才开始自行松 转。对于连接用螺纹，在受静载荷作用时，即使润滑条件很理想，其摩擦角也始终大于升角：ρ>α，即满足螺纹的自锁条件，使公式21-3括号内的总值不会等于或小于零，螺纹紧固件也就不会自行松转。但是在经受动载荷时，例如在振动和冲击的作用下,螺纹紧固件在螺纹和支承面上产生了微观的滑移，这种相对的微观运动使摩擦系数由相对高的静态值变为很低的动态值，螺纹连接在各个方向上处于自由摩擦状态。此时，作用在螺纹上的轴向力在圆周方向上形成一个导致螺母松转的内松出力矩，使螺母开始松转，就像一个在斜面上的重物，由于摩擦力的变小或消失而往下滑动一样。这种松转称为螺纹连接的自松。千万次的振动循环耗尽了螺纹连接的防松摩擦阻力，使其从细微的松转直到完全的松脱。 螺纹件在螺纹面和支承面上的微观滑移是怎样产生的呢？对于承受轴向动载荷的螺纹
螺纹联接防松方法研究 从理论上分析了螺纹松动的原因，得到松动原因包括接触面有变形的情况、受到了轴向和横向的作用力等。对平常使用的防松方法进行了阐述，尤其是对螺母防松、防松胶、预紧力等方法的原理展开了研究，并对这些方法的作用结果进行评价。结果表明，得到预紧力防松方法是当前较为适合的方法，对螺纹间连接的可靠性的提升提供了有益的借鉴。 關键词：螺纹联接;预紧力;锁紧螺母;施必牢螺母;防松胶 引言 螺纹联接由于精度高、装配方便、零件拆装便利等优点，对当前机构设备之间的连接应用非常广泛。由于这种方式具有自锁性等特点，然而，对于有冲击力作用、振动及温度突变等环境下工作，由于支承面的磨损、被连接件的受压下陷、螺栓的过载屈服等各种原因可能松动，导致预紧力下降，使其由拧紧状态的紧连接变为没有预紧力或预紧力不足的松连接。若出现螺纹间的连接不紧，就会出现预紧力下降，严重时没有预紧力作用，使得螺纹之间的连接质量下降，而设备零件易于损坏，严重时连接直接分离开来。对真实的环境中，由于联接件之间连接不紧或分离，导致人受伤或设备受损的情况经常出现。因此，保持紧固件自身的锁紧，使其在一定时间内松而不脱，对防止被连接件因分离而失效至关重要。 一、螺纹联接的连接及防松原理 1.连接原理。螺纹联接是用一个或多个螺栓将两个或多个零部件进行可拆卸的连接，按照设计的位置传递相连零件之间的力和力矩。螺纹联接既要承受外部载荷的作用，又要满足接头的功能要求。在螺纹联接系统中，螺栓相当于拉簧，被连接件相当于压簧，螺栓连接原理如图1所示。由图可以看出被连接件被压缩f P M，螺栓被拉长f SM，由此产生的夹持力将被连接件夹紧，以达到设计要求及抵抗外部载荷。 2.防松原理。为防止螺旋副相对转动，必须使旋合螺纹间始终受到附加压力和摩擦力的作用。工作载荷变动时该摩擦力仍然存在。但在实际应用中螺旋副间的摩擦力瞬时减小或瞬时消失多次后，螺纹联接可能失效，这种失效趋势是必然的。 二、螺纹联接松动原因分析 1.支撑面被压陷引起的松动 a.松动原因。在被拧紧的螺纹联接中，如果螺栓或螺母支撑面的接触压强（即单位接触面积上的轴向压力）过大时，被连接件表面在与螺栓或螺母支撑面接触产生塑性的环状压陷，严重的压陷或在工作中塑性变形的继续而加剧的压陷会使
常用的防松方法有三种：摩擦防松、机械防松和永久防松。 令狐文艳 机械防松和摩擦防松称为可拆卸防松，而永久防松称为不可拆卸防松。 常用的永久防松有：点焊、铆接、粘合等。这种方法在拆卸时大多要破坏螺纹紧固件，无法重复使用。 常见摩擦防松有：利用垫片、自锁螺母及双螺母等。 常见的机械防松方法：利用开口销、止动垫片及串钢丝绳等。机械防松的方法比较可靠，对于重要的联接要使用机械防松的方法。 下面分述如下。 （1）摩擦防松 ①弹簧垫片防松 弹簧垫圈材料为弹簧钢，装配后垫圈被压平，其反弹力能使螺纹间保持压紧力和摩擦力，从而实现防松 ②对顶螺母防松 利用螺母对顶作用使螺栓式中受到附加的拉力和附加的摩擦力。由于多用一个螺母，并且工作不十分可靠，目前已经和少使用了。 ③自锁螺母防松
螺母一端制成非圆形收口或开缝后径向收口。当螺母拧紧后，收口胀开，利用收口的弹力使旋合螺纹间压紧。这种防松结构简单、防松可靠，可多次拆装而不降低防松性能。 ④弹性圈螺母防松 螺纹旋入处嵌入纤维或尼龙来增加摩擦力。该弹性圈还起防止液体泄漏的作用。 2）机械防松 ①槽形螺母和开口销防松 槽形螺母拧紧后，用开口销穿过螺栓尾部小孔和螺母的槽，也可以用普通螺母拧紧后进行配钻销孔。 ②圆螺母和止动动垫片 使垫圈内舌嵌入螺栓（轴）的槽内，拧紧螺母后将垫圈外舌之一褶嵌于螺母的一个槽内。 ③止动垫片 螺母拧紧后，将单耳或双耳止动垫圈分别向螺母和被联接件的侧面折弯贴紧，实现防松。如果两个螺栓需要双联锁紧时，可采用双联止动垫片。 ④串联钢丝防松 用低碳钢钢丝穿入各螺钉头部的孔内，将各螺钉串联起来，使其相互制动。这种结构需要注意钢丝穿入的方向， 3）永久防松 ①冲边法防松 螺母拧紧后在螺纹末端冲点破坏螺纹
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ +紧固件常用防松方法 第 21 章螺纹紧固件连接的防松一、松动机理螺纹连接在工作状态下可能会经受所有类别的变动载荷，包括极为激烈的振动和冲击载荷。 在变动载荷的作用下，螺纹连接的失效通常是由其自身的松动和疲劳破坏所引起的。 在一般情况下，螺纹连接抗振松的寿命比其材料和结构的疲劳寿命短得多，远在疲劳破坏之前，就已经出现了因松动而造成螺纹连接的松脱失效，或者出现了因松动而导致连接件和被连接件的过早疲劳破坏。 螺纹连接的失效会影响产品和设备的正常运转，甚至会造成严重的后果。 如何防止螺纹连接的松动是研制和设计螺纹紧固件的重要任务之一。 在通常的螺纹连接中，摩擦力产生于内外螺纹接触面或螺纹紧固件支承面与被连接件的接触面上。 当螺纹连接开始松转时，克服螺纹接触面上的摩擦所需的力矩 M1 为：M1 ?Qd 2 tg ?? ? ? ? ……………………………（公式 21-1）2式中：Q——作用于螺栓或螺钉上的预紧力，又称轴力或紧固系统的夹紧力； d2——螺纹中径；ρ ——摩擦角，对于三角形螺纹, tg? ?M1 ,M1 是螺纹接触面之间的摩擦系数，β cos ?是牙型半角； 1/ 34
α ——螺纹螺旋线的升角，又称导角。 螺纹紧固件被拧紧后，由于螺母或螺钉头支承面上的摩擦而产生的附加力矩 M2 为：M2 ?Q? 2 D 2 …………………………（公式 21-2）2式中：?2——螺母或螺钉头支承面与被连接件接触面之间的摩擦系数； D2——螺母或螺钉头支承面的平均直径，在接触压力均匀的情况下，D2 的精确值是：D2 ?3 3 ? ? Rn 2 ? R? ? ? 2 2 ? ，Rω 和Rn 分别是支承面的外半径和内半径，如果支承面 3? R ? R n ? ? ?不平或接触压力不均匀，D2 就可能随着支承面的内半径到外半径而变化。 综上所述，决定螺纹连接开始松转时的总力矩 M 为：? D ? ?d M ? M 1 ? M 2 ? Q ? 2 tg ?? ? ? ? ? 2 2 ? …………………（公式 21-3）2 ? ?2分析公式 21-3 可知，仅在总力矩 M 等于或小于零的情况下，螺纹紧固件才开始自行松转。 对于连接用螺纹，在受静载荷作用时，即使润滑条件很理想，其摩擦角也始终大于升角：ρ >α ，即满足螺纹的自锁条件，使公式 21-3 括号内的总值不会等于或小于零，螺纹紧固件也就不会自行松转。 但是在经受动载荷时，例如在振动和冲击的作用下,螺纹紧固件在螺纹和支承面上产生了微观的滑移，这种相对的微观运动使摩擦系数由相对高的静态值变为很低的动态值，螺纹连接在各个方向上处于自由摩擦状态。 此时，作用在螺纹上的轴向力在圆周方向上形成一个导致螺母松
十二种经典的螺栓防松设计 常用的防松方法有三种：摩擦防松、机械防松和永久防松。机械防松和摩擦防松称为可拆卸防松，而永久防松称为不可拆卸防松。 常用的永久防松有：点焊、铆接、粘合等，这种方法在拆卸时大多要破坏螺纹紧固件，无法重复使用。常见摩擦防松有：利用垫片、自锁螺母及双螺母等。常见的机械防松方法：利用开口销、止动垫片及串钢丝绳等。 今天咱们分享12种比较流行或者说在网上分享比较多的防松设计，希望这些设计能给大家提供选择或者带来帮助。
1. 双螺母 对顶防松螺母原理：双螺母防松时产生两个摩擦力面，第一摩擦力面是螺母与被紧固件之间，第二摩擦力面是螺母与螺母之间。安装时，第一摩擦力面的预紧力为第二摩擦力面的80%。在冲击和振动载荷作用时，第一摩擦力面的摩擦力会减小和消失，但同时，第一螺母会被压缩导致第二摩擦力面的摩擦力进一步加大。螺母松退必须克服第一摩擦力和第二摩擦力，由于第一摩擦力减小的同时第二摩擦力会增大。这样防松效果就会比较好。
唐氏螺纹防松原理：唐氏螺纹紧固件也是采用双螺母防松，但是，两个螺母的旋转方向相反。在冲击和振动载荷作用时，第一摩摩擦力面的摩擦力会减小和消失， 第一螺母(图中右旋)会产生松退趋势，即螺母向左旋转。但是第二螺母(图中左旋)的旋向与第一螺母的旋向相反，因此第一螺母的松退力直接转换成第二螺母的拧紧力。这样，螺母万万不会松退。
2. 30°楔形螺纹防松技术 在30°楔形阴螺纹的牙底处有一个30度的楔形斜面，当螺栓螺母相互拧紧时，螺栓的牙尖就紧紧地顶在阴螺纹的楔形斜面上，从而产生了很大的锁紧力。
由于牙形的角度改变，使施加在螺纹间接触所产生的法向力与螺栓轴成60度角，而不是像普通螺纹那样的30度角。显然30°楔形螺纹法向压力远远大于扣紧压力，因此，所产生的防松摩擦力也就必然大大增加了。 施必牢螺纹结构示意图 从下面的图可以看到二个箭头所表示的力均为Pɑ，传统的60度角螺纹的法向压力P=1.15Pɑ；而30°楔形螺纹由于牙底有一个30度角的楔形斜面，其法向压力的角度、大小均有改变，法向压力P=2Pɑ。 这样，30°楔形螺纹与传统60度螺纹，二者的法向压力之比≈12∶7，防松摩擦力相应地增加了。30°楔形螺纹的楔形面还可以消除普通螺纹受力不均匀、脱扣咬死等问题。 3. 自锁螺母 自锁螺母一般是靠摩擦力自锁，咱们上面提到的30°楔形螺纹防松应该属于自锁螺母的范畴。
常见的螺栓螺母连接防松方法 常用的防松方法有三种：摩擦防松、机械防松和永久防松。 机械防松和摩擦防松称为可拆卸防松，而永久防松称为不可拆卸防松。 常用的永久防松有：点焊、铆接、粘合等。这种方法在拆卸时大多要破坏螺纹紧固件，无法重复使用。 常见摩擦防松有：利用垫片、自锁螺母及双螺母等。 常见的机械防松方法：利用开口销、止动垫片及串钢丝绳等。 机械防松的方法比较可靠，对于重要的联接要使用机械防松的方法。 下面分述如下。 （1）摩擦防松 ①弹簧垫片防松 弹簧垫圈材料为弹簧钢，装配后垫圈被压平，其反弹力能使螺纹间保持压紧力和摩擦力，从而实现防松 ②对顶螺母防松 利用螺母对顶作用使螺栓式中受到附加的拉力和附加的摩擦力。由于多用一个螺母，并且工作不十分可靠，目前已经和少使用了。 ③自锁螺母防松 螺母一端制成非圆形收口或开缝后径向收口。当螺母拧紧后，收口胀开，利用收口的弹力使旋合螺纹间压紧。这种防松结构简单、防松可靠，可多次拆装而不降低防松性能。 ④弹性圈螺母防松 螺纹旋入处嵌入纤维或尼龙来增加摩擦力。该弹性圈还起防止液体泄漏的作用。2）机械防松 ①槽形螺母和开口销防松 槽形螺母拧紧后，用开口销穿过螺栓尾部小孔和螺母的槽，也可以用普通螺母拧紧后进行配钻销孔。 ②圆螺母和止动动垫片 使垫圈内舌嵌入螺栓（轴）的槽内，拧紧螺母后将垫圈外舌之一褶嵌于螺母的一个槽内。 ③止动垫片 螺母拧紧后，将单耳或双耳止动垫圈分别向螺母和被联接件的侧面折弯贴紧，实现防松。如果两个螺栓需要双联锁紧时，可采用双联止动垫片。 ④串联钢丝防松 用低碳钢钢丝穿入各螺钉头部的孔内，将各螺钉串联起来，使其相互制动。这种结构需要注意钢丝穿入的方向， 3）永久防松 ①冲边法防松 螺母拧紧后在螺纹末端冲点破坏螺纹 ②粘合防松 通常采用厌氧胶粘结剂涂于螺纹旋合表面，拧紧螺母后粘结剂能够自行固化，防松效果良好。
螺纹防松方法 生产和生活中，应用到的螺纹防松方法有多种形式，但归纳以来，一般就 有四种。 第一种是摩擦防松，主要依靠增加摩擦力； 第二种是机械防松，主要是用销、垫片、钢丝将螺母卡死； 而是防脱落。 拆御力矩是预紧力矩的80%，说明螺栓的松比紧要容易。 常见的螺纹连接防松方法如下表所示： 在常见的螺母放松结构中，还有很多禁忌。如下图所示：对于要求比较高一些的防松，更有细节的禁忌。如下图所示： 以上介绍的各种相关防松方式，其根本一点是依靠第三者力的防松。第三
者力有多大，防松效果就有多好。其效果，无非是通过增加摩擦力，直至焊死 而已。 能不能不依靠第三者而突破传统螺纹防松方式呢？ 答案就是第四种防松方式，即结构防松方式：唐氏螺纹防松。 实际上，螺纹的防松原理大家能认可，关键是对强度的担心。我们一般想象受力面积减小了，强度一定也会减小。唐氏螺纹的受力面积减小了，强度肯 定会很差，事实不是这样的。 33.1%，第二圈受力为22.5%，最后一圈受力为1～ 增加30%；悬置螺母，受力面积增加， 40%。 环槽螺母强度增加的原因是因为其下部螺母结构变软，前几圈螺纹易于变形；内斜螺母强度增加的原因是下部螺纹受力面积减小，前几圈螺纹易于变形；悬置螺母强度增加的原因是改变了受力点，前几圈螺纹由受压变成受拉，与螺
栓变形一致。 唐氏螺纹受力面积小，螺纹易于变形，各螺纹段受力较普通螺纹均匀，强度不象我们想向的那小。唐氏螺纹的强度可达普通螺纹强度的90%以上。 唐氏螺纹防松 1.唐氏螺纹的作用和意义 螺纹发明一千多年了，谁是发明者已经无法考证了。 而唐氏螺纹是由我国唐宗才先生发明的。 螺纹结构“单旋向、连续、等截面” 而是独立的形成了第四种防松方式。 成锁紧螺母的拧紧力。它完全依靠螺纹自身结构，而不依靠第三者力，是一种 纯结构式的防松形式。 唐氏螺纹紧固件利用螺纹自身矛盾，以松动制约松动，起到“以毒攻毒”的效果。它的发明标志着紧固件领域振松问题得到突破性的进展。这是螺纹防松领域的一场革命，它开创了螺纹结构防松的新时代。
螺栓常用的防松方法介绍 螺栓常用的防松方法有三种：摩擦防松、机械防松和永久防松。机械防松和摩擦防松称为可拆卸防松，而永久防松称为不可拆卸防松。 常用的永久防松方法有：点焊、铆接、粘合等。这种方法在拆卸时大多要破坏螺纹紧固件，无法重复使用。 常见摩擦防松有：利用垫片、自锁螺母及双螺母等。 常见的机械防松方法：利用开口销、止动垫片及串钢丝绳等。机械防松的方法比较可靠，对于重要的联接要使用机械防松的方法。下面分述如下： （1）摩擦防松 ①弹簧垫片防松： 弹簧垫圈材料为弹簧钢，装配后垫圈被压平，其反弹力能使螺纹间保持压紧力和摩擦力，从而实现防松。
②对顶螺母（双螺母）防松： 利用螺母对顶作用使螺栓式中受到附加的拉力和附加的摩擦力。由于多用一个螺母，并且工作不十分可靠，目前已经很少使用了。 ③自锁螺母防松： 螺母一端制成非圆形收口或开缝后径向收口。当螺母拧紧后，收口胀开，利用收口的弹力使旋合螺纹间压紧。这种防松结构简单、防松可靠，可多次拆装而不降低防松性能。
④弹性圈螺母防松： 螺纹旋入处嵌入纤维或尼龙来增加摩擦力。该弹性圈还起防止液体泄漏的作用。 （2）机械防松 ①槽形螺母和开口销防松 槽形螺母拧紧后，用开口销穿过螺栓尾部小孔和螺母的槽，也可以用普通螺母拧紧后进行配钻销孔。
②圆螺母和止动垫片 使垫圈内舌嵌入螺栓（轴）的槽内，拧紧螺母后将垫圈外舌之一褶嵌于螺母的一个槽内。
③止动垫片 螺母拧紧后，将单耳或双耳止动垫圈分别向螺母和被联接件的侧面折弯贴紧，实现防松。如果两个螺栓需要双联锁紧时，可采用双联止动垫片。
④串联钢丝防松 用低碳钢钢丝穿入各螺钉头部的孔内，将各螺钉串联起来，使其相互制动。这种结构需要注意钢丝穿入的方向，原则就是：当一个螺栓有松动的趋势，它应该拉动铁丝，让临近的螺栓有旋紧的趋势。见下图所示： （3）永久防松 ①冲边法防松 螺母拧紧后在螺纹末端冲点破坏螺纹 ②粘合防松 通常采用厌氧胶粘结剂涂于螺纹旋合表面，拧紧螺母后粘结剂能够自行固化，防松效果良好。
第37卷第6期2008年 5月 贵州工业大学学报(自然科学版) J OURNAL OF GU I ZHOU UN I V ERSI TY OF TEC HNOLOGY (Natura l Science Ed ition) V o.l37No.6 M ay.2008 文章编号:1009-0193(2008)06-0021-04 螺纹联接防松综述 王莉霞,马玉钦,李亚青 (贵州大学机械工程学院,贵州贵阳550003) 摘 要:分析了螺纹联接防松的原因,总结了目前螺纹防松的常用的一般方法和先进方法,对 实际应用中机械设备的联接和运转进行了探讨。 关键词:螺纹联接;防松;先进方法 中图分类号:T H13113 文献标识码:A 0 引 言 螺纹联接是现代结构和机械设备常用的联接方式之一。松动失效是承受交变载荷螺纹联接的主要失效形式之一。在实际应用中,因联接件松动、脱落而造成设备和人身事故事例屡见不鲜,如何实现螺纹联接防松是个值得研究的重要问题。 1 螺纹联接防松原因及一般方法 1.1 螺纹联接松动原因 在静载荷和工作温度变化不大时,螺纹连接一般不会自动松脱。但在冲击、振动、变载荷作用或高温、温度变化较大下,联接中预紧力和摩擦力逐渐减小,都会导致联接失效[1]。 对具体的螺纹联接而言,引起螺纹联接件松动的原因很多,但归纳起来主要有以下三个方面原因:(1)螺纹联接件的初始变形;(2)轴向载荷的作用;(3)受横向载荷作用[2]。 螺纹联接松脱,轻者会影响机器运转,重者会造成事故,设计时须采取有效防松措施。 1.2 螺纹联接防松一般方法 防松的根本问题在于防止螺旋副在受载时发生相对转动。防松的方法,按其工作原理可分为摩擦防松、机械防松和破坏螺旋副运动关系防松等。 1.2.1 摩擦防松 螺纹副中存在着不随联接载荷而变的压力,因而始终有摩擦力矩防止相对转动。压力可由螺纹副纵向或横向压紧而产生。常用方法有采用对顶螺母,弹簧垫圈,一般自锁螺母等。 1.2.2 机械防松 (1)开口销与六角开槽螺母六角开槽螺母拧紧后,将开口销穿入螺栓尾部小空和螺母的槽内,并将开口销尾部掰开与螺母侧面贴紧。 (2)止动垫圈螺母拧紧后,将单耳或双耳止动垫圈分别向螺母和被联接件侧面折弯贴紧,即可将螺母锁住。若两螺栓需要双联锁紧,可采用双联止动垫圈,使两螺母相互制动。 (3)串联钢丝用低碳钢丝穿入各螺钉头部孔内,将各螺钉串联起来,使其相互制动。 1.2.3 破坏螺旋副运动关系防松 铆冲防松 螺母拧紧后把螺栓末端伸出部分铆死,或利用冲头在螺栓末端与螺母的缝合处打冲,利用冲点防松动,这种方法很可靠,但是拆卸后不能重复使用[1]。 *收稿日期:2008-04-02 基金项目:贵州大学研究生创新基金资助项目 作者简介:王莉霞(1984-),女,汉族,贵州贵阳人,研究生,研究方向:机械设计。
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第21章 螺纹紧固件连接的防松 一、松动机理 螺纹连接在工作状态下可能会经受所有类别的变动载荷，包括极为激烈的振动和冲击载荷。在变动载荷的作用下，螺纹连接的失效通常是由其自身的松动和疲劳破坏所引起的。在一般情况下，螺纹连接抗振松的寿命比其材料和结构的疲劳寿命短得多，远在疲劳破坏之前，就已经出现了因松动而造成螺纹连接的松脱失效，或者出现了因松动而导致连接件和被连接件的过早疲劳破坏。螺纹连接的失效会影响产品和设备的正常运转，甚至会造成严重的后果。如何防止螺纹连接的松动是研制和设计螺纹紧固件的重要任务之一。 在通常的螺纹连接中，摩擦力产生于内外螺纹接触面或螺纹紧固件支承面与被连接件的接触面上。当螺纹连接开始松转时，克服螺纹接触面上的摩擦所需的力矩M 1为： ()αρ-=tg Qd M 2 21……………………………（公式21-1） 式中：Q ——作用于螺栓或螺钉上的预紧力，又称轴力或紧固系统的夹紧力； d 2——螺纹中径； ρ——摩擦角，对于三角形螺纹,β ρcos 1M tg =,M 1是螺纹接触面之间的摩擦系数，β是牙型半角； α——螺纹螺旋线的升角，又称导角。 螺纹紧固件被拧紧后，由于螺母或螺钉头支承面上的摩擦而产生的附加力矩M 2为： 2 222D Q M μ=…………………………（公式21-2） 式中：μ 2——螺母或螺钉头支承面与被连接件接触面之间的摩擦系数； D 2——螺母或螺钉头支承面的平均直径，在接触压力均匀的情况下，D 2的精确值是：??? ? ??--=2233232n n R R R R D ωω，R ω和R n 分别是支承面的外半径和内半径，如果支承面不平或接触压力不均匀，D 2就可能随着支承面的 内半径到外半径而变化。 综上所述，决定螺纹连接开始松转时的总力矩M 为： ()??????+-=+=22 22221D tg d Q M M M μαρ…………………（公式21-3） 分析公式21-3可知，仅在总力矩M 等于或小于零的情况下，螺纹紧固件才开始自行松转。对于连接用螺纹，在受静载荷作用时，即使润滑条件很理想，其摩擦角也始终大于升角：ρ>α，即满足螺纹的自锁条件，使公式21-3括号内的总值不会等于或小于零，螺纹紧固件也就不会自行松转。但是在经受动载荷时，例如在振动和冲击的作用下,螺纹紧固件在螺纹和支承面上产生了微观的滑移，这种相对的微观运动使摩擦系数由相对高的静态值变为很低的动态值，
常用螺纹防松措施 摩擦锁合 防松能力随螺纹联接副预紧力的增加而提高 弹簧垫圈 依靠弹簧垫圈在压平后产生的弹力及其切口尖角嵌入被联接件及紧固件支承面起防松作用。结构简单、成本低、使用简便GB/T 93、GB/T 859和GB/T 7244等传统使用的弹簧垫圈，由于弹力不均，也不十分可靠，多用于不甚重要的联接。对联接表面不允许划伤和经常拆卸的场合不宜选用 GB/T 7245《鞍形弹簧垫圈》和GB/T 7246《波形弹簧垫圈》则可明显改善一般弹簧垫圈之不足。 双螺母 两个螺母对顶拧紧，使螺栓在旋合段内受拉而螺母受压，构成螺纹联接副纵向压紧。正确的安装方法为：先用规定的拧紧力矩的80%拧紧下面的螺母，再用100%的拧紧力矩拧紧上面的螺母；下面的螺母螺纹牙只受对顶力，其高度可以减小，一般用薄螺母；而上面的螺母用1型标准螺母；有的为防止装错和保证下面的螺母有足够的强度，则采用两个等高的螺母(1型) 该结构简单、防松效果好、成本低、质量大，多用于低速重载或载荷平稳的场合。 扣紧螺母 先用六角螺母紧固联接件，然后旋上 GB/T 805—2000《扣紧螺母》(扣紧螺母的螺纹有缺口，用以锁紧)，并用手拧紧，再用扳手拧紧(约转过60°～90°）。松退扣紧螺母时，必须先拧紧六角螺母，使其
与扣紧螺母之间产生间隙，然后才能拧下扣紧螺母，以免划伤螺栓螺纹该结构防松性能良好，但不宜用于频繁装卸的场合；国外在电力铁塔上使用效果十分良好，可几十年不松动。 六角法兰面型式-无锁紧元件 GB/T5789～5790—2000等六角法兰面螺栓、GB/T6177～6177—2000六角法兰面螺母,具有加大的支承面直径(dc大于2倍的螺纹直径),在一定的预紧力作用下,可获得足够的防松能力。如在其支承面上再制出齿纹,则防松能力成倍提高,又称为“三合一螺栓(母)”,即具有六角扳拧部分、加大支承面的功能,以及防松功能,三者合为一体,是当代最新型的六角扳拧紧固件的结构型式适用于高强度(8级及其以上)紧固件,在重要的联接场合,如发动机、锻压设备、摩托车产品中使用,但成本高。 依靠螺栓或螺母结构上的“有效力矩”的摩擦阻力和联接副预紧力这两方面产生的摩擦阻力矩防止松动 非金属嵌件六角锁紧螺母 GB/T889～889.2—2000和GB/T6182—2000锁紧螺母和GB/T6183.1～6183—2000非法兰面锁紧螺母锁紧部分是嵌装在螺母体上,没有内螺纹的尼龙圈。当外螺纹件拧入后,由于尼龙材料良好的弹性产生锁紧力,达到锁紧该类螺母由于尼龙熔点的限制,一般最高工作温度应小于120℃,以100℃以下为宜。如遇特殊需要,改换材料可达240℃由于尼龙属惰性物质,不受工业中常用化学产品的腐蚀,但受无机酸、弱酸与强碱的腐蚀。因此,不可在镀镍、镀锌等酸槽中浸泡,即装尼龙圈之前应先完成螺母体的电镀,而装入尼龙圈之后不可再进行电镀。理论与实践表明，该种螺母经拧紧、松退400次以上时，其性能基本稳定适用于经常拆装的场合，且不易损坏外螺纹；又由于在没有预紧力的条件下，亦有保证的松退力矩；故在振动不大的情况下还可用于调整位置的场合。经热老化的试验研究证明，热老化以后，尼龙圈失去弹性，锁紧力反而倍增，直至拧碎才可松退螺母。所以，设计中不必考虑老化问题安装时应注意：①尼龙圈内孔上的螺纹在螺栓拧入时挤压形成，而不得预先用丝锥攻出螺纹；②适当增大拧紧力矩；③选配适当长度的螺栓，过长，增加劳动强度；过短，影响防松效果，一般以螺栓末端外露2～3牙为宜；④螺杆上不得有开口销孔及毛刺，以免拧坏尼龙圈；螺母拧紧后少量尼龙丝挤出圈外，不影响防松效果。为便于装配可加润滑油(脂)，但锁紧性能略有降低目前，
紧固件防松措施及防松试验方法、拧紧试验方法 针对螺纹紧固件松动的问题，人们采取各种积极有效的措施，为螺纹紧固件的发展注入新的活力。从各种标准和文献中可以看到，螺纹紧固件防松技术和防松结构很多，总结起来主要包括摩擦防松、直接锁紧、破坏运动副关系和粘结等几类方法。 (一)摩擦防松 1.控制预紧力 控制安装预紧力是防止螺纹紧固件松动的经济有效措施之一，这种方法利用螺纹的自锁条件，不需要对螺栓、螺母结构做任何改动，通过保证合适的预紧力来防松。对于安装控制要求特别高的使用场合，采用直接控制的方法，在安装过程中测量预紧力，并加以控制，目前常用的方法有采用带测力装置的安装机，如液压安装机，对螺栓施加规定的轴向负荷，使其产生弹性变形，在旋紧螺母，完成装配。也有采用测量螺栓应力或应变形的方法测定预紧力，据此进行安装控制。一般情况下，直接控制安装预紧力需要使用专门的装置或掌握专门的技术，难予推广。为了以经济的方法获得满意的预紧力，更多的采取间接测量和控制预紧力的方法，即扭矩控制法。扭矩控制法通过扭矩系数将预紧力换算成装配扭矩，使用定扭矩或测扭矩装配机或扳手控制装配扭矩，或利用紧固件自身结构保证拧紧扭矩（如扭剪型螺栓连接副），间接达到控制预紧力的目的。为了达到预期的目的，要求连接副的扭矩系数能预先准确测定，并保证同批零件的扭矩系数离散性不大。如， GB/T1231-1991中明确规定同批连接副的扭矩系数平均值为 0.110-0.150，扭矩系数标准偏差应小于或乖于 0.001%。在工程实践中，也有采用转角法、屈服点拧紧法等控制方法的。 2.有效力矩型紧固件 有效力矩型紧固件是在普通紧固件结构基础上增加了有效力矩部分，其作用是在连接副中增加一个不随外力变化的阻力矩。有效力矩部分主要是加在螺母上，在外螺纹上加有效力矩部分的产品比较少见。 全金属有效力矩型锁紧螺母，一类是利用螺母体上螺纹加工完成后螺母体变形，使螺纹发生轴向或径向变形，造成装配时内外螺纹局部出现干涉产生有效力矩，由于受变形量和变形前毛坯变形阻力和几何精度的影响，对加工工艺要求高，有效力矩控制难度大；另一类是将有效力矩部分减薄，收口或开槽后收口，目前国内主要在军工行业使用较多；第三类是在螺母体内嵌入金属弹性元件，装配时外螺纹迫使弹性元件变形，产生有效力矩，这类螺母对弹性元件弹性及嵌件的位置的要求较高，有时会划伤外螺纹表面。
客车车下悬挂系统的紧固现状及改进建议 目前，普遍采取的紧固方式为螺纹连接，依靠螺纹副承载。这种紧固方式存在的振松问题，必然会导致设备运行状况恶化，甚至造成部件损坏，严重的将危及行车安全。因此，设备维护的最重要环节及前提就是紧固良好。针对这种情况，选择可靠、可行的紧固方式就显得尤为重要。 1、车下悬挂系统紧固件状况及松动原因分析 螺纹紧固件是目前车下悬挂系统使用最为广泛的紧固件。与其他紧固件相比，其最大的优点是拆卸比较方便、实用;最大的缺点是在冲击、振动或变载荷的作用下容易松脱。因此，振松问题一直是螺纹紧固件应用的最大难题。 1. 1紧固件的防松形式及特点 日前紧固件的防松方法有多种，按其防松原理可大体归纳为以下3种。 1.1.1摩擦防松 摩擦防松是应用最广的一种防松方式。这种方式在螺纹副之间产生一个不随外力变化的正压力，以产生一个可以阻止螺纹副相对转动的摩擦力。这种正压力可通过轴向或同时两向压紧螺纹副来实现，如采用弹性垫圈、双螺母、自锁螺母和尼龙嵌件锁紧螺母等。 这种防松方式对于螺母的拆卸比较方便，但在冲击、振动和变载荷的情况下，一开始螺栓会因松弛导致预紧力下降，随着振动次数的增加，损失的预紧力缓慢地增多，最终将会导致螺母松脱，螺纹连接失效。 1.1.2机械防松 机械防松是用止动件直接限制螺纹副的相对转动，如采用开口销、串联钢妊和止动垫圈等。这种方式造成拆卸不方便。 1.1.3铆冲防松 铆冲防松在拧紧后采用冲点、焊接、粘接等方法，使螺纹副失去运动副特性而成为不可拆连接。这种方式的缺点是栓杆只能使用1次，目拆卸十分困难，必须破坏螺栓副方可拆卸。 螺纹紧固件的防松方法虽然很多，但常用的方法并不多，卞要有对顶螺母(双螺母)、尼龙嵌套、开槽螺母加开口销、弹簧垫圈等。 1.2传统方式车下悬挂系统的紧固 车下悬挂系统一般采用弹性垫圈紧固、双螺母紧固、扣紧螺母紧固、双螺母配以开口销紧固等紧固方式。 (1)弹性垫圈紧固的工作原理是利用垫圈压平后产生的弹力。其结构简单，但由于弹力不均，不十分可靠。多用于不很重要的连接。 ( 2)双螺母紧固的工作原理是利用螺母拧紧后的对顶作用。其重量增大，不经济;副螺母采用薄型，拧紧不便。多用于低速重载或较平稳的场合。 (3)扣紧螺母紧固的工作原理是利用扣紧螺母的弹力。受振动载荷时，其紧固效果良好。一般用于不常拆卸的连接。 (4)双螺母配以开日销紧固的工作原理是通过机械方法紧固限制螺纹副的相对转动。适用于单件或少量生产的重要连接，但拆卸不便。 1.3松动原因分析 1. 3. 1螺栓预紧力过大以及紧固不均使得螺栓松动 作业人员在紧固螺母时，如果预紧力过大，将会使螺栓在偶然过载的情况下产生松动甚至拉断。尤其是在同一吊挂件的各个螺栓预紧力不一致时，这种
紧固件常用防松方法 The document was finally revised on 2021
第21章 螺纹紧固件连接的防松 一、松动机理 螺纹连接在工作状态下可能会经受所有类别的变动载荷，包括极为激烈的振动和冲击载荷。在变动载荷的作用下，螺纹连接的失效通常是由其自身的松动和疲劳破坏所引起的。在一般情况下，螺纹连接抗振松的寿命比其材料和结构的疲劳寿命短得多，远在疲劳破坏之前，就已经出现了因松动而造成螺纹连接的松脱失效，或者出现了因松动而导致连接件和被连接件的过早疲劳破坏。螺纹连接的失效会影响产品和设备的正常运转，甚至会造成严重的后果。如何防止螺纹连接的松动是研制和设计螺纹紧固件的重要任务之一。 在通常的螺纹连接中，摩擦力产生于内外螺纹接触面或螺纹紧固件支承面与被连接件的接触面上。当螺纹连接开始松转时，克服螺纹接触面上的摩擦所需的力矩M 1为： ()αρ-=tg Qd M 2 21……………………………（公式21-1） 式中：Q ——作用于螺栓或螺钉上的预紧力，又称轴力或紧固系统的夹紧力； d 2——螺纹中径； ρ——摩擦角，对于三角形螺纹,β ρcos 1M tg = ,M 1是螺纹接触面之间的摩擦系数，β是牙型半角； α——螺纹螺旋线的升角，又称导角。 螺纹紧固件被拧紧后，由于螺母或螺钉头支承面上的摩擦而产生的附加力矩M 2为： 2222D Q M μ=…………………………（公式21-2）
式中：μ 2——螺母或螺钉头支承面与被连接件接触面之间的摩擦系数； D 2——螺母或螺钉头支承面的平均直径，在接触压力均匀的情况下，D 2的精确值是：??? ? ??--=2233232n n R R R R D ωω，R ω和R n 分别是支承面的外半径和内半径，如果支承面不平或接触压力不均匀，D 2就可能随着支承面 的内半径到外半径而变化。 综上所述，决定螺纹连接开始松转时的总力矩M 为： ()??????+-=+=22 22221D tg d Q M M M μαρ…………………（公式21-3） 分析公式21-3可知，仅在总力矩M 等于或小于零的情况下，螺纹紧固件才开始自行松转。对于连接用螺纹，在受静载荷作用时，即使润滑条件很理想，其摩擦角也始终大于升角：ρ>α，即满足螺纹的自锁条件，使公式21-3括号内的总值不会等于或小于零，螺纹紧固件也就不会自行松转。但是在经受动载荷时，例如在振动和冲击的作用下,螺纹紧固件在螺纹和支承面上产生了微观的滑移，这种相对的微观运动使摩擦系数由相对高的静态值变为很低的动态值，螺纹连接在各个方向上处于自由摩擦状态。此时，作用在螺纹上的轴向力在圆周方向上形成一个导致螺母松转的内松出力矩，使螺母开始松转，就像一个在斜面上的重物，由于摩擦力的变小或消失而往下滑动一样。这种松转称为螺纹连接的自松。千万次的振动循环耗尽了螺纹连接的防松摩擦阻力，使其从细微的松转直到完全的松脱。 螺纹件在螺纹面和支承面上的微观滑移是怎样产生的呢？对于承受轴向动载荷的螺纹件，轴向外力使螺母在靠近支承面的部位产生径向弹性膨胀，引起螺纹面和支承面上的微观滑移；对于承受横向动载荷的螺纹件，横向外力使螺栓在螺母内摇摆而产生微观滑移，或者说螺母在螺栓上摇摆而产生微观滑移。试验证明，横向外力比轴向外力能引起更大的微观滑移。因此，横向外力是更危险的因素，而且垂直于螺纹轴线的纯横向外力比起与螺纹轴线成各种角度的横向外力，对螺纹连接的松动能产生最苛刻的条件。实际的使用经验
螺栓常用的防松方法有三 种 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
常用的防松方法有三种：摩擦防松、机械防松和永久防松。 机械防松和摩擦防松称为可拆卸防松，而永久防松称为不可拆卸防松。 常用的永久防松有：点焊、铆接、粘合等。这种方法在拆卸时大多要破坏螺纹紧固件，无法重复使用。 常见摩擦防松有：利用垫片、自锁螺母及双螺母等。 常见的机械防松方法：利用开口销、止动垫片及串钢丝绳等。 机械防松的方法比较可靠，对于重要的联接要使用机械防松的方法。 下面分述如下。 （1）摩擦防松 ①弹簧垫片防松 弹簧垫圈材料为弹簧钢，装配后垫圈被压平，其反弹力能使螺纹间保持压紧力和摩擦力，从而实现防松 ②对顶螺母防松 利用螺母对顶作用使螺栓式中受到附加的拉力和附加的摩擦力。由于多用一个螺母，并且工作不十分可靠，目前已经和少使用了。 ③自锁螺母防松 螺母一端制成非圆形收口或开缝后径向收口。当螺母拧紧后，收口胀开，利用收口的弹力使旋合螺纹间压紧。这种防松结构简单、防松可靠，可多次拆装而不降低防松性能。 ④弹性圈螺母防松 螺纹旋入处嵌入纤维或尼龙来增加摩擦力。该弹性圈还起防止液体泄漏的作用。
2）机械防松 ①槽形螺母和开口销防松 槽形螺母拧紧后，用开口销穿过螺栓尾部小孔和螺母的槽，也可以用普通螺母拧紧后进行配钻销孔。 ②圆螺母和止动动垫片 使垫圈内舌嵌入螺栓（轴）的槽内，拧紧螺母后将垫圈外舌之一褶嵌于螺母的一个槽内。 ③止动垫片 螺母拧紧后，将单耳或双耳止动垫圈分别向螺母和被联接件的侧面折弯贴紧，实现防松。如果两个螺栓需要双联锁紧时，可采用双联止动垫片。
224 螺纹紧固件连接的防松 一、松动机理 螺纹连接在工作状态下可能会经受所有类别的变动载荷，包括极为激烈的振动和冲击载荷。在变动载荷的作用下，螺纹连接的失效通常是由其自身的松动和疲劳破坏所引起的。在一般情况下，螺纹连接抗振松的寿命比其材料和结构的疲劳寿命短得多，远在疲劳破坏之前，就已经出现了因松动而造成螺纹连接的松脱失效，或者出现了因松动而导致连接件和被连接件的过早疲劳破坏。螺纹连接的失效会影响产品和设备的正常运转，甚至会造成严重的后果。如何防止螺纹连接的松动是研制和设计螺纹紧固件的重要任务之一。 在通常的螺纹连接中，摩擦力产生于内外螺纹接触面或螺纹紧固件支承面与被连接件的接触面上。当螺纹连接开始松转时，克服螺纹接触面上的摩擦所需的力矩M 1为： ()αρ-= tg Qd M 2 2 1……………………………（公式21-1） 式中：Q ——作用于螺栓或螺钉上的预紧力，又称轴力或紧固系统的夹紧力； d 2——螺纹中径； ρ——摩擦角，对于三角形螺纹,β ρcos 1 M tg = ,M 1是螺纹接触面之间的摩擦系数，β是牙型半角； α——螺纹螺旋线的升角，又称导角。 螺纹紧固件被拧紧后，由于螺母或螺钉头支承面上的摩擦而产生的附加力矩M 2为： 2 2 22D Q M μ= …………………………（公式21-2） 式中：μ 2——螺母或螺钉头支承面与被连接件接触面之间的摩擦系数； D 2——螺母或螺钉头支承面的平均直径，在接触压力均匀的情况下，D 2的精确值是： ??? ? ??--=223 3232n n R R R R D ωω ，R ω和R n 分别是支承面的外半径和内半径，如果支承面不平或接触压力不均匀，D 2就可能随着支承面的内半径到外半径而变化。 综上所述，决定螺纹连接开始松转时的总力矩M 为： ()??????+-=+=22 22221D tg d Q M M M μαρ…………………（公式21-3） 分析公式21-3可知，仅在总力矩M 等于或小于零的情况下，螺纹紧固件才开始自行松 转。对于连接用螺纹，在受静载荷作用时，即使润滑条件很理想，其摩擦角也始终大于升角：ρ>α，即满足螺纹的自锁条件，使公式21-3括号内的总值不会等于或小于零，螺纹紧固件也就不会自行松转。但是在经受动载荷时，例如在振动和冲击的作用下,螺纹紧固件在螺纹和支承面上产生了微观的滑移，这种相对的微观运动使摩擦系数由相对高的静态值变为很低的动态值，螺纹连接在各个方向上处于自由摩擦状态。此时，作用在螺纹上的轴向力在圆周方向上形成一个导致螺母松转的内松出力矩，使螺母开始松转，就像一个在斜面上的重物，由于摩擦力的变小或消失而往下滑动一样。这种松转称为螺纹连接的自松。千万次的振动循环耗尽了螺纹连接的防松摩擦阻力，使其从细微的松转直到完全的松脱。 螺纹件在螺纹面和支承面上的微观滑移是怎样产生的呢？对于承受轴向动载荷的螺纹