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針對(duì)螺紋緊固件松動(dòng)的問(wèn)題，人們采取各種積極有效的措施，為螺紋緊固件的發(fā)展注入新的活力。從各種標(biāo)準(zhǔn)和文獻(xiàn)中可以看到，螺紋緊固件防松技術(shù)和防松結(jié)構(gòu)很多，總結(jié)起來(lái)主要包括摩擦防松、直接鎖緊、破壞運(yùn)動(dòng)副關(guān)系和粘結(jié)等幾類(lèi)方法。

（一）摩擦防松

1.   控制預(yù)緊力

控制安裝預(yù)緊力是防止螺紋緊固件松動(dòng)的經(jīng)濟(jì)有效措施之一，這種方法利用螺紋的自鎖條件，不需要對(duì)螺栓、螺母結(jié)構(gòu)做任何改動(dòng)，通過(guò)保證合適的預(yù)緊力來(lái)防松。對(duì)于安裝控制要求特別高的使用場(chǎng)合，采用直接控制的方法，在安裝過(guò)程中測(cè)量預(yù)緊力，并加以控制，目前常用的方法有采用帶測(cè)力裝置的安裝機(jī)，如液壓安裝機(jī)，對(duì)螺栓施加規(guī)定的軸向負(fù)荷，使其產(chǎn)生彈性變形，在旋緊螺母，完成裝配。也有采用測(cè)量螺栓應(yīng)力或應(yīng)變形的方法測(cè)定預(yù)緊力，據(jù)此進(jìn)行安裝控制。一般情況下，直接控制安裝預(yù)緊力需要使用專(zhuān)門(mén)的裝置或掌握專(zhuān)門(mén)的技術(shù)，難予推廣。為了以經(jīng)濟(jì)的方法獲得滿(mǎn)意的預(yù)緊力，更多的采取間接測(cè)量和控制預(yù)緊力的方法，即扭矩控制法。扭矩控制法通過(guò)扭矩系數(shù)將預(yù)緊力換算成裝配扭矩，使用定扭矩或測(cè)扭矩裝配機(jī)或扳手控制裝配扭矩，或利用緊固件自身結(jié)構(gòu)保證擰緊扭矩（如扭剪型螺栓連接副），間接達(dá)到控制預(yù)緊力的目的。為了達(dá)到預(yù)期的目的，要求連接副的扭矩系數(shù)能預(yù)先準(zhǔn)確測(cè)定，并保證同批零件的扭矩系數(shù)離散性不大。如， GB/T1231-1991中明確規(guī)定同批連接副的扭矩系數(shù)平均值為 0.110-0.150，扭矩系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差應(yīng)小于或乖于 0.001%。在工程實(shí)踐中，也有采用轉(zhuǎn)角法、屈服點(diǎn)擰緊法等控制方法的。

2.   有效力矩型緊固件

有效力矩型緊固件是在普通緊固件結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增加了有效力矩部分，其作用是在連接副中增加一個(gè)不隨外力變化的阻力矩。有效力矩部分主要是加在螺母上，在外螺紋上加有效力矩部分的產(chǎn)品比較少見(jiàn)。

全金屬有效力矩型鎖緊螺母，一類(lèi)是利用螺母體上螺紋加工完成后螺母體變形，使螺紋發(fā)生軸向或徑向變形，造成裝配時(shí)內(nèi)外螺紋局部出現(xiàn)干涉產(chǎn)生有效力矩，由于受變形量和變形前毛坯變形阻力和幾何精度的影響，對(duì)加工工藝要求高，有效力矩控制難度大；另一類(lèi)是將有效力矩部分減薄，收口或開(kāi)槽后收口，目前國(guó)內(nèi)主要在軍工行業(yè)使用較多；第三類(lèi)是在螺母體內(nèi)嵌入金屬?gòu)椥栽?，裝配時(shí)外螺紋迫使彈性元件變形，產(chǎn)生有效力矩，這類(lèi)螺母對(duì)彈性元件彈性及嵌件的位置的要求較高，有時(shí)會(huì)劃傷外螺紋表面。

非金屬嵌件有效力矩型鎖螺母的有效力矩部分為無(wú)螺紋的尼龍環(huán)，裝配時(shí)靠外螺紋在尼龍環(huán)上攻出螺紋，靠嵌件的彈性變形產(chǎn)生有效力矩，防松性能優(yōu)良，可用于沖擊、振動(dòng)較惡劣的工況條件，可重復(fù)使用，使用溫度在100℃以?xún)?nèi)，尼龍易老化。

帶尼龍嵌件的防松螺釘是在螺釘桿部橫向孔內(nèi)嵌入尼龍柱，裝配時(shí)尼龍柱受內(nèi)螺紋擠壓產(chǎn)生變形，其彈性使之與內(nèi)螺紋緊密配合，產(chǎn)生有效力矩，防松效果良好，使用中須保證尼龍柱在內(nèi)螺紋內(nèi)處于合適的位置。

3.   使用墊圈

目前使用的墊圈主要有平勢(shì)圈、彈簧墊圈、彈性墊圈。平墊圈主要用于改善支承面的接觸狀態(tài)，保證支承面的摩擦系數(shù)穩(wěn)定，對(duì)防松有一定的作用；彈簧墊圈利用其彈性產(chǎn)生軸向力，提高連接的彈性，橫向振動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果表明其在這種試驗(yàn)條件下防松效果較差；彈性墊圈的扭曲的齒被擰緊的螺母壓平，使螺紋副軸身壓緊，同時(shí)局部嵌入支承面，彈性均勻，防松效果較好，會(huì)劃傷零件表面。在某些特定的場(chǎng)合下，劃傷零件表面正是人們所希望的，如用于表面涂漆的零件上的接線柱，可以劃破漆皮，保證導(dǎo)電性能。

（二）直接鎖住

在擰緊螺母后使用鎖緊（止動(dòng)）元件將螺母和螺栓鎖住，防止它們相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。zui常用的是使用開(kāi)口銷(xiāo)、串聯(lián)鋼絲和止動(dòng)墊圈等。開(kāi)口銷(xiāo)與末端帶孔螺栓及開(kāi)槽螺母配套使用，防松可靠，一般螺母開(kāi)槽夾角為60°，安裝時(shí)必須保證槽孔對(duì)正，裝配不便；用低碳鋼絲穿入螺栓頭部或螺母的金屬絲孔內(nèi)，使幾個(gè)螺栓或螺母串聯(lián)一起相互制約，防松可靠；止動(dòng)墊圈靠墊圈塑性變形卡住螺母，拆卸時(shí)要先將墊圈壓平復(fù)原再擰松螺母，用于不經(jīng)常拆卸的重型、動(dòng)載荷連接，如飛輪螺母。

（三）破壞運(yùn)動(dòng)副關(guān)系

使用沖頭使螺栓和螺母的螺紋局部變形，偏離原牙型輪廓，使其局部不能與正常螺紋向嚙合，破壞原運(yùn)動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，形成不可重復(fù)使用的連接，如欲拆卸，須使用較大的扭矩將螺母擰出或?qū)⑵淦茐?，這種方法目前已很少使用。

（四）粘結(jié)

粘結(jié)是將螺栓和螺母或與被連接件粘結(jié)在一起，達(dá)到防松的目的。用于大批量生產(chǎn)的粘結(jié)螺栓，一般是在緊固件制造廠將厭氧膠涂在零件上并經(jīng)干燥處理，形成微膠囊，這種微膠囊表面干燥，沒(méi)有粘感，裝配時(shí)，微膠囊受擠壓破裂，膠液溢出，將螺栓和螺母粘結(jié)牢固。拆卸時(shí)只要施加足夠的力矩即可，一般情況下，在一定的期限內(nèi)，可以重復(fù)使用有限次數(shù)。

防松性能試驗(yàn)方法

用于評(píng)價(jià)緊固件的防松性能的試驗(yàn)方法主要有三種，包括地腳螺栓試驗(yàn)法、套筒橫向沖擊法和橫向振動(dòng)試驗(yàn)法，其中橫向振動(dòng)法是上世紀(jì)八十年代以來(lái)*的效果較理想的方法，已被制定為標(biāo)準(zhǔn)DIN 65151，我國(guó)也發(fā)布實(shí)施了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T10431-2008。

地腳螺栓試驗(yàn)法的原理是將被試零件安裝在試驗(yàn)機(jī)上，其連接結(jié)構(gòu)類(lèi)似于地腳螺栓，在試件上做出位置標(biāo)記，利用試驗(yàn)機(jī)的偏心機(jī)構(gòu)給試驗(yàn)螺紋連接副施加機(jī)械振動(dòng)，定時(shí)停機(jī)記錄試件位置變化情況，以連接副相對(duì)位置變化的大小來(lái)判斷試件防松性能的優(yōu)劣。這種試驗(yàn)方法被認(rèn)為是*代防松性能試驗(yàn)方法，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，沒(méi)有通用的設(shè)備，試驗(yàn)周期長(zhǎng)，試驗(yàn)結(jié)果不盡如人意，已很少使用。

套筒橫向沖擊法將試件擰緊在試驗(yàn)套筒內(nèi)，并在零件和套筒上做出位置標(biāo)記，然后將套筒置于搖架的導(dǎo)槽內(nèi)隨搖架運(yùn)動(dòng)，套筒可以在導(dǎo)槽內(nèi)橫向移動(dòng)。開(kāi)機(jī)后，遙架往復(fù)擺動(dòng)，沖擊套筒在導(dǎo)槽內(nèi)往復(fù)沖擊導(dǎo)槽的兩端，產(chǎn)生較大的沖擊力，致使試件松動(dòng)。在試驗(yàn)過(guò)程中定時(shí)停機(jī)記錄試件位置變化，并據(jù)此判定試件的防松性能。這是第二代防松性能試驗(yàn)方法，國(guó)內(nèi)在航天系統(tǒng)仍有使用。上述兩種方法都是用試件位置的變化來(lái)判定防松效果，而且是定時(shí)記錄，得到不連續(xù)的結(jié)果，給應(yīng)用帶來(lái)不便。

橫向振動(dòng)試驗(yàn)是在FPL系列緊固件橫向振動(dòng)試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。將被試緊固件擰緊在試驗(yàn)裝置上，使之產(chǎn)生一定的夾緊力。借助于試驗(yàn)機(jī)在被夾緊的兩金屬板之間產(chǎn)生的交變橫向位移，使連接運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致夾緊力減小甚至*喪失。連續(xù)記錄夾緊力，根據(jù)記錄數(shù)據(jù)的對(duì)此可以判定緊固件防松性能。在試驗(yàn)過(guò)程中，夾緊力減小得越漫，防松性能越好；反之，夾緊力減小得越快，防松性能越差。這是采用百若儀器的FPL-600型緊固件橫向振動(dòng)疲勞試驗(yàn)機(jī)上所進(jìn)行的螺栓橫向振動(dòng)試驗(yàn)的典型軸向預(yù)緊力變化曲線。

根據(jù)目前的設(shè)備狀況，我們可以設(shè)計(jì)很多組緊固方法，然后根據(jù)這些數(shù)據(jù)去分析不同的緊固方法、不同牙形的緊固件、不同軸向預(yù)緊力等各種情況，對(duì)于防松效果的驗(yàn)證，以便選擇合適的、經(jīng)濟(jì)的防松結(jié)構(gòu)。

結(jié)論

緊固件防松技術(shù)及防松效果的評(píng)價(jià)日益得到人們的重視，為此，通過(guò)試驗(yàn)和實(shí)踐不斷開(kāi)發(fā)新的防松技術(shù)和防松緊固件產(chǎn)品是從事緊固件研究、生產(chǎn)和使用者的重要任務(wù)。

備注：

防松其實(shí)與擰緊工藝的研究也是有很大關(guān)系的，緊固件在擰緊過(guò)程中所采取的扭矩的大小以及所采用的緊固件的潤(rùn)滑情況、接觸面的表面狀況，這些因素都會(huì)影響軸向預(yù)緊力的大小。所以，在擰緊過(guò)程中采用百若儀器生產(chǎn)的NZA-3000型多功能螺栓緊固分析系統(tǒng)，對(duì)螺紋的扭矩系數(shù)、總摩擦系數(shù)、螺紋摩擦系數(shù)、支撐面摩擦系數(shù)、屈服夾緊力、屈服緊固扭矩、轉(zhuǎn)角、極限夾緊力和極限扭矩等緊固特性值等數(shù)據(jù)的檢測(cè)，保證了試驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性，通過(guò)這些數(shù)據(jù)我們?cè)傺芯繑Q緊工藝，確認(rèn)扭矩、軸向力這些指標(biāo)，保證緊固件聯(lián)結(jié)有較好的防松效果。