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針對(duì)螺紋緊固件松動(dòng)的問題，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)，通過保證合適的預(yù)緊力來防松。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)緊力需要使用專門的裝置或掌握專門的技術(shù)，難予推廣。為了以經(jīng)濟(jì)的方法獲得滿意的預(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。

全金屬有效力矩型鎖緊螺母，一類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；另一類是將有效力矩部分減薄，收口或開槽后收口，目前國內(nèi)主要在軍工行業(yè)使用較多；第三類是在螺母體內(nèi)嵌入金屬彈性元件，裝配時(shí)外螺紋迫使彈性元件變形，產(chǎn)生有效力矩，這類螺母對(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℃以內(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常用的是使用開口銷、串聯(lián)鋼絲和止動(dòng)墊圈等。開口銷與末端帶孔螺栓及開槽螺母配套使用，防松可靠，一般螺母開槽夾角為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淦茐模@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*的效果較理想的方法，已被制定為標(biāo)準(zhǔn)DIN 65151，我國也發(fā)布實(shí)施了國家標(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，沒有實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，沒有通用的設(shè)備，試驗(yàn)周期長，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，通過試驗(yàn)和實(shí)踐不斷開發(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，緊固件在擰緊過程中所采取的扭矩的大小以及所采用的緊固件的潤滑情況、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。