螺纹连接的预紧和防松
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螺纹联接的预紧力及防松摘要:本文主要针对普通螺纹联接的预紧力、防松问题进行分析研究,从而得出可靠的确定用螺栓联接体的预紧力和防松方法。
关键词:螺纹;螺纹联接;预紧力;防松The Pre-stressing Force and Loosening Prevention of Screw Thread CouplingChen Xin Hua(Sinacom Engineering & Manufacturing Group, Shanghai, 201108)ABSTRACT: The analysis of the pre-stressing force and the problem about preventing loosening to common coupling bolts is carried out in this paper. From this passage we can find the way of how to determining the value of bolts’pre-stressing force, also we can know the method of preventing bolts loosening.KEYWORDS: Screw thread, Coupling bolt, Pre-stressing force, Prevent loosening1 前言当今世界,随着微电子、信息工程、网络、航空航天、太空等领域的新兴技术崛起和发展,引起传统技术领域内如机械制造业的剧烈变化,并对最基本的机械零件之一——紧固件的发展也产生了深远的影响。
螺栓)螺母体联接,作为最常用的紧固件之一,在这些新兴技术不断发展的冲击下,顺应着时代的潮流,其机械连接、紧固的安全性方面要求更高,并不断地更新和发展。
众所周知,螺栓螺母体联接是紧固件连接中最基本、最常见的一种结构形式,有着构造简单、成本低、连接可靠、制造装拆方便等诸多优点,在现代工业中被广泛应用。
机构设计——锁紧与防松此处所讲的锁紧与防松仅适于可拆结构。
对于不可拆结构,一般从配合上或用不可拆联接达到要求。
锁紧机构主要工作原理相关是力学上的死点、压力角和摩擦角。
其实际机构非常多,常用的有螺纹锁紧、偏心轮锁紧、斜面锁紧、四杆机构锁紧。
螺纹锁紧是最常用的,其产品已经标准化。
在一般情况下推荐使用。
使用螺纹锁紧时应注意配合的螺纹长度。
一般说来,超过八个牙后多余的配合长度意义不大,少于三个牙则联接不可靠。
螺纹锁紧的一个最大优点是行程长,全行程均可作为有效作用点,且各处增力均匀。
其缺陷是当工作行程要求较长时,操作起来较麻烦。
一般情况下均可采用,但在要求快换的情况下不宜单独使用。
偏心轮锁紧机构能快速锁紧,但其锁紧作用点较为固定且行程很小,对零件精度有一定的要求。
对于塑胶件来说,因其容易产生蠕变而影响锁紧效果。
对于锁紧点常作小范围变动的情况,可能偏心轮与螺纹锁紧配合使用。
斜面锁紧增力较小,行程较小,但行程有一定的调节能力,一般以斜锲的方式使用。
在实际设计中,常利用塑胶的弹性在较小的锁紧力情况下使用。
另外,也常用于调节零件间的间隙。
一般不用于较大锁紧力的情况。
四杆机构锁紧行程可设计得很大,锁紧点较为固定。
对于精度较高的机构可单独使用。
除行程可以设计得较大外其它情况与偏心轮相似。
一般与螺纹锁紧配合使用。
其结构较为复杂,应用于经常使用的快换机构。
除以上常用的锁紧机构外,还有一类机构没有锁紧作用,但能在作用点附近自锁。
这类机构常与锁紧机构配合,扩展锁紧机构的功能。
这类机构除棘轮外没有固定的方式,一般是临时设计。
压力角是机构中不考虑构件的惯性力和不计运动副的摩擦力的情况下,机构运动时从动件所受到的驱动力的作用线与该力作用点处运动的绝对速度方向线之间所夹的锐角。
压力角越大,驱动越困难。
当压力角的余角小于接触面间的摩擦角时,机构就能自锁。
在设计自锁机构时,对摩擦角的取值应是机构工作所有可能环境的最小值。
除此之外,此类机构还要求能在一定情况下能方便的解锁。
螺纹紧固件预紧与防松的处理螺纹是机械传动与连接中的主要因素,具有结构紧凑、连接可靠、便于安装和拆卸等诸多优点。
螺纹紧固件通过螺纹可以实现专业化的大批量生产,在保证螺纹紧固件产品质量的同时还能够大大降低生产成本,因而螺纹成为目前机械与工程领域使用最为广泛的一种连接方式。
然而,由于螺纹紧固件产品规格与类型繁多,且影响因素多、变化快,使得一些关键部位的螺纹紧固件极易发生连接松动现象。
因此,必须要采取相应的预紧与防松措施。
螺纹紧固件连接发生松动的主要原因分析1、螺纹紧固件连接发生松动的主要原因分析LI螺纹连接的自松动。
在造成螺纹紧固件松动的所有原因中,螺纹连接的自松动是发生频率最高的一个失效原因。
根据上文对螺纹紧固力的受力情况分析,以及从物理角度考虑,当一个物体处于一斜面上时,其会受到向下的重力、平行于斜面的摩擦力以及垂直于斜面的支持力。
当水平分力大于摩擦力时,物体就会向下滑动。
与这一物理原理相同,螺栓中的螺纹是等距螺旋斜线,螺栓受到压力会分解成水平分力和轴向分力。
当螺栓受到振动时,瞬时的平行分力会超过摩擦力,从而使螺栓开始沿着螺纹旋斜线向下转动。
长期这样,就会造成螺纹紧固件发生松动,连接不紧密。
L2螺纹连接的初始松动。
通常情况下,当螺纹紧固件被拧紧投入使用后,其支承面、螺纹型面、被连接零件的所有接触面等各个接触面的粗糙程度会随着使用的不断磨合而逐渐减小,逐渐变得光滑,尤其是在振动或冲击的环境中。
这一现象的发生会导致螺纹紧固件的连接状态发生变化,预紧力逐渐失效,进而产生松动。
针对这种初始松动现象,不需要马上采取防松处理措施,而应该在其工作一段时间后,通过对其紧固状态的检查与重新拧紧,而使其恢复预紧力。
2、螺纹紧固件紧固力的分析为便于分析,本文主要对矩形螺纹上的受力情况进行分析。
首先,沿着平均直径将矩形螺纹展开,取得斜角与螺纹升角相等的斜面。
然后,将螺母视为承受轴向荷载的滑块,并假设其推力的作用方向与平均直径相切,与拧紧连接副力矩等效。