螺栓松動至少有五種原因,他們可以單獨發生,也可以同時發生:
1 擰緊不足
根據前面說明,擰緊不足的螺栓如果再出現松動,接頭便沒有足夠的夾緊力將各個部分固定在一起。這可能導致兩個零件之間橫向滑動或連接件分離,從而就會在螺栓上施加不必要的剪切應力或較大的軸向應力,最終可能導致螺栓斷裂。
2 振動
對螺栓連接在振動下的試驗表明,許多小的“橫向”滑動導致連接的兩個部分相互運動,同時螺栓頭或螺母與被連接件也會產生運動。這些重復的運動會抵消螺栓和被連接件之間的摩擦力。最終,振動將導致螺栓的螺紋上“旋轉松開”,接頭失去夾緊力。
3 嵌入和熱膨脹
設計開發螺栓張力的工程師允許有一段磨合期,產生一定的預緊力損失,在此期間,螺栓的緊密度會松弛到一定程度。這種松弛是由于螺栓頭和/或螺母、螺紋及被連接件結合面之間嵌入造成的,并且可以在軟材料(如復合材料)以及硬質拋光金屬都會發生。如果接頭設計不當,或者在開始時螺栓未達到規定張力,則接頭的嵌入損失可能導致夾緊力小于所需的最小夾緊力。
4 墊片蠕變
許多螺栓接頭在螺栓頭和接頭表面之間包括一個薄而軟的墊圈,以完全密封接頭,防止氣體或液體泄漏。墊圈本身也是能夠起到彈簧的作用,在螺栓和接合面的壓力下回彈。
隨著時間的推移,尤其是接近高溫或腐蝕性化學品時,墊圈可能會“蠕變”老化,這意味著它失去彈性,導致夾緊力的損失。如果緊挨螺栓的墊圈區域被內部壓力沖破,或者螺栓沒有均勻地擰緊到接頭的整個表面,也可能發生這種情況。如果螺栓和接頭的材料不同,由于環境快速變化或工業循環過程導致的溫度差異過大以及裝配和使用的環境溫度差異太大,都會導致螺栓材料迅速膨脹或收縮,可能會使螺栓松動或預緊力下降。
5 沖擊
來自機械、發電機、風力渦輪機、汽車等設備的動態或交變載荷可導致較大的機械沖擊,這樣沖擊力施加在螺栓或接頭上,導致螺栓發生相對滑動。就像較大振幅的振動一樣,這種滑動最終會導致螺栓松動。
這些工況在設計時候往往不會考慮到,或者這種載荷不常見或者基本不會發生,為了降低重量和成本,螺栓接頭在這種濫用工況下允許產生滑動,只要不被剪斷即可。
審核編輯 :李倩
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原文標題:【知識】螺栓松動原因分析
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