常見的防松方法有三種:摩擦防松、機械防松和永久防松。機械鎖緊和摩擦鎖緊稱為可拆卸鎖緊,永久鎖緊稱為不可拆卸鎖緊。常用的永久性防松方法有點焊、鉚接、粘接等。這種方法大多在拆卸時破壞螺紋緊固件,不能重復使用。常見的摩擦防松方法有:使用墊片、自鎖螺母、雙螺母等。常見的機械防松方法有:開口銷、止動墊圈、串鋼絲繩等。
1.雙螺母
對頂防松螺母原理:雙螺母鎖緊時有兩個摩擦面。第一摩擦面位于螺母和被緊固部件之間,第二摩擦面位于螺母和螺母之間。安裝時,第一摩擦面的預緊力是第二摩擦面的80%。在沖擊和振動載荷下,第一摩擦面的摩擦力會減小并消失,但同時第一螺母會被壓縮,這將進一步增加第二摩擦面的摩擦力。螺母松動必須克服第一摩擦力和第二摩擦力,因為第一摩擦力減小,而第二摩擦力增大。這樣防松效果會更好。
唐氏螺紋防松原理:羽絨螺紋緊固件也采用雙螺母鎖緊,但兩個螺母的旋向相反。在沖擊和振動載荷下,第一摩擦表面的摩擦力將減小并消失,
第一個螺母(圖中向右轉)有松動的趨勢,即螺母向左旋轉。而第二個螺母(圖中左手)的旋轉方向與第一個螺母相反,所以第一個螺母的松開力直接轉化為第二個螺母的擰緊力。這樣,螺母就永遠不會松動。
2.30楔形螺紋鎖緊技術
30度楔形母螺紋根部有一個30度楔形斜面。當螺栓和螺母相互擰緊時,螺栓的尖端緊緊地壓在陰螺紋的楔形斜面上,產生很大的鎖緊力。
由于牙形角度的變化,施加在螺紋間接觸處的法向力與螺栓軸成60度角,而不是像普通螺紋那樣成30度角。顯然,30楔形螺紋的法向壓力遠大于緊固壓力,因此防松摩擦力必然會大大增加。
從下圖可以看出,兩個箭頭所指的力為P ,傳統60度角螺紋的法向壓力為P=1.15 P;另一方面,30度楔形螺紋的法向壓力的角度和大小是變化的,因為螺紋的根部具有30度楔形斜面,法向壓力p=2p。
這樣,30楔形螺紋與傳統60螺紋的正壓力之比為127,防松摩擦也相應增大。30楔形螺紋的楔形面還可以消除普通螺紋受力不均、脫扣、卡死等問題。
3.自鎖螺母
自鎖螺母一般是摩擦自鎖,上面說的30楔形螺紋鎖緊應該屬于自鎖螺母的范疇。
分為:筑路機械、礦山機械、振動機械用高強度自鎖螺母,航天、航空、坦克、礦山機械等用尼龍自鎖螺母。工作壓力不大于2atm,工作介質為汽油、煤油、水或空氣,工作溫度為-50~100的產品用浮動自鎖螺母,彈簧夾自鎖螺母。
4.螺紋鎖固膠
螺紋鎖固膠是由(甲基)丙烯酸酯、引發劑、促進劑、穩定劑(阻聚劑)、染料和填料按一定比例組成的膠黏劑。
對于通孔工況:將螺栓穿過螺孔,將螺紋鎖固膠涂在網格的螺紋上、
對于螺孔深大于螺栓長的工況:鎖緊膠應滴在盲孔底部,然后涂在螺栓的螺紋上,組裝并擰緊到規定的扭矩;如果盲孔開口向下,只需在螺栓的螺紋上涂防松膠即可,盲孔內不需要涂膠。
對于盲孔工況:鎖緊膠應滴入螺孔,然后涂在螺栓上,裝配螺柱并擰緊至規定扭矩;組裝其他零件后,在螺柱與螺母的嚙合部分涂上鎖緊膠,組裝螺母并擰緊至規定扭矩;如果盲孔開口向下,則不需要在孔中滴膠。
對于雙頭螺栓工況:在組裝并擰緊到規定的扭矩后,將鎖固膠滴入螺紋接合處,這樣鎖固膠可以自行滲入。
5.楔型鎖緊和鎖緊雙層墊圈
楔形鎖緊墊圈外表面上的徑向鋸齒與其接觸的工件表面相嚙合。當鎖定系統遇到動載荷時,位移只能發生在墊圈的內表面上。
楔形鎖緊墊圈在厚度方向上的可張開距離大于螺栓沿螺紋的縱向位移。
6.開口銷和開槽螺母
螺母擰緊后,將開口銷插入螺母槽和螺栓尾孔,將開口銷尾部拉開,防止螺母和螺栓之間的相對轉動。
開槽螺母與帶孔的螺栓和開口銷一起使用,以防止螺栓和螺母的相對旋轉。
7.系列鋼絲鎖
鋼絲串聯防松就是將鋼絲插入螺栓頭部的孔中,螺栓串聯起來,起到相互約束的作用。這種放松很靠譜,但是拆卸起來很麻煩。
這種防松方法常用于飛機和火箭。
單股鋼絲常用于間距較小的螺旋組或不易到達的地方,如圖。
8.止動墊圈
螺母擰緊后,將單耳或雙耳止動墊圈分別彎向螺母和連接件一側,鎖緊螺母。如果兩個螺栓需要雙聯鎖,可以使用雙制動墊圈,也就是兩個螺母互相制動。
9.彈簧墊圈
彈簧墊圈的防松原理是彈簧墊圈壓平后,彈簧墊圈會產生一個持續的彈力,使螺母和螺栓的螺紋連接副持續保持一個摩擦力,產生阻力矩,防止螺母松動。
同時,彈簧墊圈開口處的尖角分別嵌入螺栓和連接件的表面,從而防止螺栓相對于連接件轉動。
10.熱熔緊固技術
熱熔緊固技術,不需要預開孔,可以在封閉的型材下直接攻絲實現連接,在汽車行業應用廣泛。
這種熱熔緊固技術是通過設備的中心螺旋軸,將電機的高速旋轉傳導至待連接板材因摩擦和熱量而產生的塑性變形,然后自攻螺釘的冷成型工藝。
熱熔緊固連接的工藝步驟和過程包括六個階段:旋轉(加熱)穿透通孔攻絲擰緊緊固。
11.變色螺栓
智能變色插銷,準確的說,這是一種感應插銷,叫做Smartbolt。感應螺栓的螺栓頭有一個感應板,你擰得越緊,它的顏色就會越深。
當緊張加劇時
高強度螺栓連接一般不需要額外的防松措施,因為高強度螺栓一般需要比較大的預緊力。這么大的預緊力在螺母和被連接件之間產生強大的壓力,會產生摩擦力矩阻止螺母轉動,所以螺母不會松動。
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