浅析螺纹联接的预紧和防松

浅析螺纹联接的预紧和防松

文章简要介绍了螺纹联接预紧的目的和松动的原因，分析了各种防松原理，并对其应用效果作了简要评价。指出了在工程上选用合理的联接结构和防松措施，可有效地提高螺纹联接的可靠性。

關键词：螺纹联接；预紧力；防松方法；可靠性

引言

近年来，随着机械制造业的发展，螺纹联接在机械设计中的作用体现的越来越明显，在机械设备、航空航天、汽车及高速列车等领域螺纹联接都得到了广泛的应用，是当前可拆联接方式发展中不可或缺的一部分。同时，随着螺纹联接件的大量使用，因螺纹联接件松动甚至脱落引起的事故也是时有发生，而造成螺纹联接件松动甚至脱落的主要原因在于联接件使用过程中的振动及冲击等动载荷或工作温度的较大变化，螺纹联接的反复使用可以导致联接件的摩擦系数及预紧力的降低，然后造成螺纹联接件的失效。为此，螺纹联接的预紧和防松问题应引起机械制造业的足够重视。

1 螺纹联接的预紧

螺纹联接进行预紧可以有效的防止松动，加强其紧密性与联接的可靠性。在螺纹联接预紧时力度要适合，适合的力度不单单能够加强整体结构的承载力度，还能有效地将应力分布均匀，提高并改善螺纹联接的工作可靠性。如果预紧力过大，会降低其承载载荷，螺纹在强大的压力下从螺栓中脱落或者发生螺纹断裂现象；而如果预紧力过小，联接处出现间隙，导致螺栓受力发生变化，降低其使用寿命。同时，适度的控制预紧力，也要控制好力的大小，不能过大或過小，螺栓在受力不均匀的情况下，容易导致螺栓与螺纹联接整体设计载荷下降，失去螺栓联接处应发挥的作用。从以上可以看出，均匀适度的预紧力，可以提高机械设备的整体运行效果。

当螺栓联接受螺栓拧紧力矩T？撞时，被联接零件间产生预紧压力F0，而螺栓则受到预紧拉力F0，此时F0即为螺栓所受的预紧力。

1.1 拧紧力矩（扳手力矩）T？撞

在预紧螺栓联接时，加于扳手上的拧紧力矩T？撞，须克服螺旋副中的螺纹力矩T和螺母与支承表面间的摩擦阻力矩Tf，即T？撞=T+Tf对于M10～M68的粗牙螺纹，则T？撞为（经验公式）：

T？撞≈0.2F0d×10-3 （1）

式中：T？撞-拧紧力矩，单位为N·m；F0-拧紧力，单位为N；d-螺纹的公

称直径，单位为mm。

1.2 预紧力的控制

在螺栓联接中，预紧力的大小要适当，当预紧力过大时，又可能使螺栓打断。预紧力F0的大小取决于拧紧力矩T？撞。因此，在装配螺栓联接时，要对拧紧力矩加以控制。可采用测力矩扳手或定力矩来控制预紧力。也可测量拧紧螺母后螺栓的伸长量，以此来控制预紧力F0。

在某些关键部位的螺纹联接应用中，如果操作人员单纯的根据以往经验而不是准确数据来控制螺栓预紧力时，为了有效防止螺栓联接的断裂，一般要使用小于M12的螺栓，最常用的是M12～M24螺栓。

2 分析螺纹联接松动的原因

对于螺纹联接在实际的操作过程中，会出现螺纹联接松动，分析其松动的原因可以概括为以下三个方面：（1）由于螺纹联接面变形而产生松动；（2）在轴向载荷产生力的作用下松动；（3）在横向载荷产生力的作用下松动。

上面所说的三个出现的联接松动的原因不是就某一个单独作用的，他们往往是在机械作用下同时出现的，这些机械运动包括变载、冲击、振动等。除此之外，温度的变化也会是引起螺纹联接松动的重要原因。螺纹联接松动会引起机器的骤停，严重的情况下会造成事故，对操作者造成伤害。为解决螺纹松动带来的危害，在设计时应该不断改进其结构，使其在特定的条件下保证螺纹联接的可靠性。在实际的工作，人们为了避免螺纹联接松动带来的危害，采取多种措施防止螺纹联接的松动。

3 螺纹联接防松方法

要解决螺纹联接松动的问题，最重要的是要防止螺旋副在受载时发生相对运动。防止螺纹联接松动的原理按照其工作原理可以分为：摩擦防松、机械防松、永久防松。

3.1 摩擦防松

螺纹副中存在着防止相对运动的摩擦力，这个摩擦力的产生来源于不随联接载荷而产生的压力。压力可由螺纹横向或者纵向压紧而产生。常用方法有采用弹簧垫圈、对顶螺母、自锁螺母、液压螺母、螺纹锁固剂等。

3.2 机械防松

机械防松的原理是通过各种金属止动元件来阻止螺母以及螺栓之间的相对运动。常用的机械防松方法开口销与槽形螺母、止动垫片、圆螺母与带翅垫片等。机械防松的方法比较适合有冲击力容易产生较大振动以及高速的场合。特别是对

于机械内部不易检查的部位，优点是防松可靠，缺点是不容易拆卸。

3.3 永久防松

此防松方法是通过破坏螺纹副来达到防松目的。常用的永久防松方法有点焊、铆接、金属胶结等，这种方式防松可靠，但不可重复使用，适用于不需拆卸的特殊联接。

4 结束语

近年来，由于螺纹联接故障而直接或间接导致的重大事故不断涌现，而这也提醒着广大操作人员一定要重视过程中的每一个环节，所谓“千里之堤，毁于蚁穴”，一个小小的螺母或者螺栓都有可能造成无法挽回的事故及损失，直接影响到机械工业的生产效率，也可能直接给我们的生活带来不小的威胁。面对着每一个发人深省的事故，机械制造及工业生产中的设计和操作人员也已经逐步认识到注重每一个细节的可靠性和安全性的重要意义。综上所述，通过对螺纹联接的预紧和防松方法的阐述，设计人员可以在不同场合采用相应的措施来提高螺纹联接的质量，以有效保证设备的正常运行。

参考文献

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张思婉（1983-），女，汉族，河南南阳人，郑州铁路职业技术学院，讲师，研究方向：机械设计制造及其自动化。