螺纹紧固件具有结构紧凑、拆装方便、连接力大、重复使用等优点,在设备使用中具有很大的优势,保证了机械系统的可靠性和稳定性。螺纹紧固件已成为标准化零部件之一,广泛应用于飞机、高铁列车、工程车辆、船舶等领域的重型或特种机械设备,在静态环境温度下工作,传统的螺纹联接自锁,在不考虑防松结构设计的情况下,可以满足要求。
当结构受到冲击或振动时,螺纹联接的预紧力逐渐减小,特别是在横环动载荷作用下,预紧力更为明显,最终导致螺纹螺母脱落。在实际应用中,这种失效有时会带来非常严重的灾难性后果,随着工业时代的快速发展,解决螺纹联接结构松动问题已成为工作中的重要问题之一。设计更安全可靠的螺母尤为重要。常用的防松方法有加弹簧垫圈、止动垫圈、尼龙嵌件螺钉或自攻螺钉胶等,其技术性能各不相同。总结了防松螺母设计中存在的问题,着重分析介绍了一种新型防松螺母的结构设计。
螺母松动原因
螺母松动是指螺母拧紧后轴向预紧力的减小。常见的松动可能是由于连接件反复相对滑动磨损或螺栓与连接件的塑性变形引起的。螺栓的预紧力对所有连接件起着决定性的作用。螺栓预紧力的降低会直接导致连接件功能的丧失。产生松动有两种方法:旋转松动和非旋转松动。这两种情况都是由于内外螺钉之间的相对旋转造成的。螺栓松动会引起连接件分离、脱落、滑动等一系列问题,导致连接件发生位移和碰撞。随着振动振幅的增大和刚度的降低,螺栓和联轴器可能发生疲劳损伤。由此可见,防止螺栓松动在零件连接中起着重要作用。
螺纹紧固的基本原理
螺纹紧固的基本原理是斜面原理,即当物体的放置平面和水平面呈β角时,为了推动物体,必须施加大于WSiNβ的力,而不考虑斜面摩擦力。β角越小,推力WSiNβ越小。
螺栓的拧紧过程是指螺母相对于螺栓在斜面上移动,施加较小的力WSiNβ可获得较大的螺栓轴向预紧力w。实际上,斜面上一定有摩擦力。在不考虑斜面摩擦力的情况下,推W所需的力为WSiNβ+μswcosβ,如图所示。