螺栓紧固原理
3 导柱防松的主要因素
3.1 预紧力的影响
螺栓栓松动的因素有很多。经过实验发现在较大预紧力的情况下能够有效提高螺栓的防松性能，在拧紧的过程中，螺栓发生了屈服，螺栓的轴向预紧力和紧固扭矩不成比例，螺栓用扭矩法拧紧，则必须避免螺栓的屈服。在研究中使用三种螺栓螺母组合进行振动测试，在预紧力过大的情况下其中一个组合的疲劳失效过程如图2所示，在测试过程中随着循环加载次数的不断增加，Zui终导致螺栓失效[2]。
图2 疲劳屈服曲线
3.2 预紧力与预紧力矩的关系
为了保证螺纹联接有效必然存在预紧力，预紧力矩是通常是利用控制紧固扭矩来拧紧螺纹类紧固件，常用的工具有扭力扳手这中设备能有效控制紧固扭矩。预紧力与预紧力矩之间存在着复杂的关系，受到多种因素的影响，通过实验仪器可以更方便地确定两者之间的关系，测量出预紧力在螺丝之间和拧紧过程中螺纹南与支承面上的阴力信息如图3所示。
螺栓的拧紧过程是一个克服摩擦的过程，在这一过程中存在螺纹副的摩擦及端面摩擦。通常情况下，装配扭矩约90%都由螺纹副摩擦及端面摩擦消耗掉了，只有约10%转化为螺栓轴向夹紧力。理论上，螺栓拧紧过程中拧紧扭矩T、螺栓轴向预紧力F、摩擦系数及螺纹形状等多种因素的影响它们之间的关系如下。
式中：d2 为螺纹中径，dω 为支承面等效摩擦直径，d0 为螺母支承面外径，dh 为螺栓孔直径，P 为螺距，F为螺纹轴向预紧力。
螺纹扭矩Ts 和支承面摩擦扭矩Tω 表达式如下：
4 防松措施
螺栓和螺母松动的原因都是被联接件发生往复的相对滑动，防止螺栓或螺母旋转松动措施是限制被联接件之间的相对滑动，主要方法是选用高强度、高韧性的材料避免开始阶段产生塑性变型，目前的防松技术主是抑制松动即控制滑动仅存在低于临界滑满范围内[3]。
4.1 双螺母
双螺母是一种常用的应对松动的方法，如果正确装配双螺母可以产生较大的旋转阻力矩，如果螺母装配不正确则是无用的，正确的装配拧紧方法如图5所示，先拧紧下螺母到指定的扭矩T1，拧紧上螺母到规定的扭矩T2，将上螺母固定在原来的位置，沿松开方向转动下螺母直到上下螺母的接触面相互压紧为止。
4.2 弹簧垫片
弹簧垫圈的基本作用是在螺母拧紧之后给螺母一个力，增大螺母和螺栓之间的摩擦力。也就是为了防止运行中的设备震动造成紧固螺栓的松动，而增加的一种防护措施。弹簧垫圈的防松原理是在把弹簧垫圈压平后，弹簧垫圈会产生一个持续的弹力，使螺母与螺栓的螺纹连接副持续保持一个摩擦力，产生阻力矩，从而防止螺母松动。弹簧扩垫片只是在低轴向预紧力范围是有效的（轴向预紧力低于弹簧垫片的完全压缩负荷），在此范围内，弹簧垫片发挥弹簧的功能。在正常、适当的轴向预紧力范围内，它处于安全压缩状态，使得垫片只能发挥隔离片的功能。