振動(dòng)環(huán)境下，緊固件的松動(dòng)就像一顆“隱形炸彈”，隨時(shí)可能引發(fā)設(shè)備故障。今天，法士威分享一場(chǎng)硬核對(duì)比測(cè)試，揭秘8種螺母組合的防松性能，幫你找到最適合的防松解決方案。

一、罪魁禍?zhǔn)?/strong>

松動(dòng)的根源無(wú)非是拉扯、擠壓和扭轉(zhuǎn)，振動(dòng)工況集齊了這些誘因。螺栓和螺母的接合面在振動(dòng)中就像被一雙無(wú)形的手反復(fù)“拉扯”“擠壓”和“扭轉(zhuǎn)”：

1、拉扯：拉扯工況的軸向力拉伸螺栓，導(dǎo)致螺栓伸長(zhǎng)。

2、擠壓：擠壓讓螺紋輪廓形變，導(dǎo)致螺紋間隙增大。

3、扭轉(zhuǎn)：振動(dòng)下的反向扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的切向力，導(dǎo)致螺母或螺栓旋轉(zhuǎn)松動(dòng)。

這些力的共同作用會(huì)導(dǎo)致螺栓或螺母的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而消減摩擦力，最終導(dǎo)致松動(dòng)。

二、解決之道

面對(duì)以上罪魁禍?zhǔn)祝趺磳?duì)癥下藥呢？為減少松動(dòng)，通常從以下三個(gè)方面入手：

1、增加接觸面積和摩擦力：通過(guò)調(diào)整導(dǎo)程角、側(cè)面角和引入錐度來(lái)增加螺紋的接觸面積和摩擦力。

2、化學(xué)粘合：使用化學(xué)膠粘劑防止螺紋之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

3、機(jī)械鎖緊：通過(guò)特殊的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)增加摩擦力或限制運(yùn)動(dòng)。

三、防松組合

針對(duì)振動(dòng)松動(dòng)問(wèn)題，以下幾種典型螺母組合解決方案可供參考：

1、普通螺母：通用件，螺紋間的摩擦提供基本咬合功能。

2、雙螺母：通過(guò)兩個(gè)螺母的配合產(chǎn)生額外的摩擦力防松。

3、墊圈類：平墊/彈簧墊/帶齒墊/尼龍墊，通過(guò)墊圈設(shè)計(jì)分散壓力、增加摩擦力。

4、尼龍鎖緊螺母：帶有尼龍嵌件，利用尼龍的彈性增加摩擦力來(lái)減少相對(duì)滑動(dòng)。

5、化學(xué)膠鎖緊螺母：通過(guò)化學(xué)膠粘劑來(lái)防止螺母松動(dòng)。

四、試驗(yàn)設(shè)計(jì)

通過(guò)模擬振動(dòng)環(huán)境并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)夾緊力變化，可以精準(zhǔn)評(píng)估每種螺母組合的防松效。

4.1 試驗(yàn)裝置

針對(duì)防松性能的試驗(yàn)裝置一般由電動(dòng)機(jī)、凸輪機(jī)構(gòu)、負(fù)載測(cè)量單元、振動(dòng)傳遞機(jī)構(gòu)等組成：

1、電動(dòng)機(jī)：提供穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；

2、滑輪裝置：將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到另一軸，確保動(dòng)力的高效傳遞。

3、凸輪機(jī)構(gòu)：安裝在旋轉(zhuǎn)軸上，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為固定頻率的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。

4、負(fù)載測(cè)量單元：用于測(cè)量被測(cè)試螺栓夾緊的兩板之間的夾緊力。

5、接近開(kāi)關(guān)：通過(guò)記錄軸的旋轉(zhuǎn)次數(shù)，精準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)振動(dòng)次數(shù)。

振動(dòng)傳遞機(jī)構(gòu)：將振動(dòng)傳遞到待測(cè)件。通過(guò)調(diào)整滑輪步進(jìn)，可以改變振動(dòng)頻率，模擬不同強(qiáng)度的振動(dòng)環(huán)境。

4.2 試驗(yàn)試件

基于兩種高強(qiáng)度螺栓搭配8種不同螺母墊圈組合進(jìn)行試驗(yàn)；

4.3 試驗(yàn)參數(shù)

振動(dòng)板末端的振幅為0.175 mm，振動(dòng)頻率3 Hz。每種組合至少進(jìn)行10000次振動(dòng)循。測(cè)量單元實(shí)時(shí)收集測(cè)試數(shù)據(jù)。

為了確保結(jié)果的可靠性，所有實(shí)驗(yàn)均重復(fù)進(jìn)行三次，以獲得平均數(shù)據(jù)并減少隨機(jī)誤差的影響。

五、試驗(yàn)結(jié)果：誰(shuí)是王者

試驗(yàn)后，收集、整理并分析不同螺母和墊圈組合在M16和M10高強(qiáng)度鋼螺栓上的松動(dòng)情況，以及不同初始夾緊力對(duì)螺栓松動(dòng)的影響。

5.1 不同螺母在M16高強(qiáng)度鋼螺栓上的松動(dòng)情況

首先，我們來(lái)看不同螺母組合在M16高強(qiáng)度鋼螺栓上的實(shí)時(shí)夾緊力變化情況：

以通用螺母為基準(zhǔn)，平墊圈的防松性能略有提升，但效果有限；

雙螺母/帶齒墊片/彈簧墊/化學(xué)膠/尼龍鎖緊螺母都能夠有效減少松動(dòng)，效果顯著；其中，尼龍鎖緊螺母在試驗(yàn)中表現(xiàn)突出。

5.2 不同螺母在M10高強(qiáng)度鋼螺栓上的松動(dòng)情況

不同尺寸的螺栓組合是否也適用于以上發(fā)現(xiàn)呢，我們?cè)賮?lái)看看M10高強(qiáng)度鋼螺栓上的松動(dòng)對(duì)比情況：

以通用螺母為基準(zhǔn)，平墊圈的防松性能略有提升，但效果有限；

外齒墊/彈簧墊/尼龍墊都能夠有效減少松動(dòng)；雙螺母優(yōu)勢(shì)更明顯；尼龍鎖緊螺母和化學(xué)膠鎖緊螺母在試驗(yàn)中表現(xiàn)最突出。

5.3 不同初始夾緊力下，各螺母在M16高強(qiáng)度鋼螺栓上的松動(dòng)情況

最后，我們分析不同初始夾緊力對(duì)M16高強(qiáng)度鋼螺栓松動(dòng)情況的影響：

對(duì)于所有初始夾緊力，松動(dòng)趨勢(shì)幾乎相同。10200次后夾緊力相對(duì)于初始夾緊力的松動(dòng)率計(jì)算如下表所示。

當(dāng)初始夾緊力超過(guò)11kN時(shí)，松動(dòng)最小。原因可能是較高的初始夾緊力使緊固件在接觸點(diǎn)處發(fā)生較大的變形，增加了摩擦阻力，從而減少松動(dòng)。但是，過(guò)高的夾緊力也可能對(duì)緊固件結(jié)構(gòu)造成損傷從而影響防松性能。

六、螺絲君經(jīng)驗(yàn)與總結(jié)

在防松性能中，不僅螺栓和螺母起著關(guān)鍵作用，墊圈等緊固件也同樣重要。此外，合適的初始緊固力對(duì)于確保緊固件的穩(wěn)定性至關(guān)重要。在測(cè)試的多種抗松動(dòng)緊固組合中，化學(xué)膠鎖緊螺母表現(xiàn)出最顯著的抗松動(dòng)能力，其次是尼龍鎖緊螺母。

通過(guò)今天的分享，希望你能更好地理解不同鎖緊螺母在振動(dòng)環(huán)境下的表現(xiàn)，并為選擇合適的防松方案提供科學(xué)依據(jù)。