螺丝工厂:为什么螺栓和螺母会松动?

Figure 3. Construction bolts and screws

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众所周知,螺栓和螺母作为保持对接的紧固件组结合在一起。螺母上的内(内)螺纹应与螺栓的外(外)螺纹相对应。在某些情况下,将垫圈与这两个组件组合添加,以帮助将接收到的载荷和力分布在周围。该工艺能够抵抗紧固件的开裂和断裂。

 

螺栓和螺母出现自松和预紧力损失的情况。当这种情况发生在装配中时,它可能会改变螺栓的功能,从而导致不良后果。选择螺栓是因为它们的质量可以提供保持强度和耐用性,螺栓松动的后果会破坏它们的目的,这就是为什么防止它发生很重要的原因。

Figure 3. Construction bolts and screws

螺栓松动的主要原因

为了对螺栓松动的主要原因进行分类,某些实例涵盖了影响它们的因素。

 

螺栓自发松动(由于冲击、振动和动态负载而发生)

 

自发松动或也称为旋转自松动是螺栓失效的最常见原因。这种情况发生在螺栓因振动或动态负载和冲击而旋转时。消除接头之间的滑动或至少将其降低到临界水平以下是防止螺栓松动的最佳选择之一。另一种方法是使用紧固件润滑剂或粘合剂来增加螺栓和螺母螺纹之间的摩擦力。为了更安全的组装,航空业还使用了锁定线。

 

松弛(沉降、蠕变和松弛的结果)

 

沉降被认为是至关重要的,因为它发生在动态负载的结果中。夹紧材料和接头的永久变形或疲劳会增加动态工作载荷的应力。当紧固件长期暴露于超过材料屈服强度的高水平应力时,就会发生蠕变。在高温环境下很严重。当现有的弹性特性随着时间的推移转化为塑性变形时,松弛是材料中微观结构的重组。

 

避免螺栓松弛类型的关键是良好的设计和螺栓的高预紧力。

Figure 4. bolts and nuts

螺栓松动的原因

有某些预先确定的螺栓失效和松动的原因。

 

收紧不足

根据定义,它们是螺栓的松散应用,使得夹紧力不足以将接头的各个部分固定在一起。拧紧不足会导致部分之间的滑动,并产生不需要的剪切应力,最终导致螺栓断裂。

 

2.振动和冲击

 

振动是导致关节的两个部分相互平行移动的横向运动。螺母和螺栓在从配合螺纹松开并失去夹紧力之前只能承受来自重复运动的最大摩擦力。

 

冲击是动态或交变载荷,例如施加在关节中的突然力。只是这种重复序列中的振动最终会导致螺栓松动。

 

3.嵌入

 

当螺栓设计不良且张紧不当时,嵌入式接头会导致夹紧力损失。螺栓和螺母的微嵌入是一个允许它们达到特定张力的过程。

Figure 9. structural bolts

  1. 垫片蠕变

 

在螺栓接头的通常组装中,在头部和表面之间插入一个柔性垫圈,以完全密封接头以防止气体或液体泄漏。垫圈还充当弹簧,推动螺栓和接头面的压力。随着时间的推移,由于高温和腐蚀性化学物质的破坏性因素,垫圈可能会蠕变(失去弹性)并导致夹紧力的损失。

 

5、热膨胀

 

当螺栓和表面的材料彼此不对应并且差异导致由于环境问题和变化或工业过程而导致热问题时。使螺栓膨胀到快速接触松动。

 

一些快速增强功能以​​避免螺栓松动

螺栓松动的发生造成工程中材料的破坏和安全问题。因此,专业人员在创新中对螺栓组件进行了进一步的改进,以提供针对不良情况的解决方案。

 

垫圈

垫圈是一种形状为圆形,中间有孔的紧固件。它们是螺栓连接中的有用工具,因为它们将载荷分布在周围表面上。它还具有锁定系统,可确保滑动区域和螺母和螺栓的抓地力。垫圈根据它提供的额外摩擦力和它保持的夹紧力的大小而具有不同的类型和功能。

 

2.机械装置

 

诸如齿形螺母、凸耳垫圈和锁定紧固件通过将螺母拧紧到螺栓连接的位置来帮助防止螺栓松动。

Figure 5. threaded bolts

  1. 通用扭力螺母

 

通常称为锁紧螺母,它们是尼龙或金属插入螺母内,可增加组件的摩擦力。

 

4.双螺母

 

这个想法是另一种类型的锁定系统,指的是不同尺寸的螺母加倍应用。锁紧螺母被认为更小,并且能够收紧初级较大螺母的抓地力。

 

  1. 粘合剂

 

液体粘合剂、涂料或固体粘合剂贴片都是确保紧固性和防止螺栓松动的类别。它们在安装过程之后非常好,但取决于某些应用程序中可以满足的因素。

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