为了防止紧固件松动,选用合理的防松方式和保证足够的预紧力为可靠的螺纹连接增添了保障。有效力矩型锁紧螺母是*普遍的防松紧固件之一,占所有防松种类的30%~70%。了解其防松原理,保证可靠的预紧,对防松紧固件的有效使用至关重要。
螺纹连接松动分析
1.1、螺纹连接松动的表现形式
螺纹连接松动通常表现为螺栓与螺母的相对滑动,但实际上意味着松动已经发生了。
螺纹连接松动分为两个阶段:非旋转性松动和旋转性松动,前者是松动的早期阶段,表现为夹紧力的下降如图1所示;后者是当支承面或螺纹牙之间的微量滑移累积到一定程度,出现了螺栓与螺母明显的相对滑移,也就是旋转性松动如图2所示。
由图1可知,在紧固件松动过程中,螺纹连接的轴向夹紧力在不断下降。而螺纹连接的夹紧力关系到其是否能够可靠服役。需要采取一定的防松措施,防止螺纹之间的相互滑移,以保证夹紧力维持在相当的水平。
1.2、紧固件松动失效原因
按照紧固件松动的阶段,将紧固件松弛与松动的原因,为以下几点:(1)在早期松动阶段,螺纹连接松动主要是由材料的塑性变形引起的。
早期松动阶段也被称为材料松动期。诸如接触面凹凸不平、局部应力过大引起的材料屈服(易发生在螺母的第一圈承力螺纹牙);紧固件头部环形支承面压强过大引起的压陷:温度引起的蠕变;以及在循环载荷作用下材料的棘轮效应等都会使材料发生塑性变形。塑性变形使紧固件应力下降,进而使螺纹连接松弛。
式中:k扭矩系数;d公称直径;Fty屈服轴力;y屈服点;x螺纹公称应力截面积;dA螺纹公称应力截面积的等效直径;p螺距;µs螺纹摩擦系数;d2中径;αs螺纹牙侧角;dW支承面接触外径;dh支承面接触内径;ɑp支承面挤压强度。
(2)在后期松动阶段,当外载荷沿螺栓松动方向产生的旋转力矩大于螺栓的松动力矩时,将出现明显的相对转动。这一阶段也被称为结构松动期。汽车紧固件工作时主要承受剪切(横向)、扭转和拉伸载荷。螺纹连接系统承受剪切载荷时,螺栓*易发生旋转性松动,扭转载荷次之,拉伸载荷相对不易发生松动。这里要说明的是,相对转动不是瞬间发生的,而是局部滑移累积的结果。以承受横向交变载荷为例,如图2所示,进行深入分析。