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螺紋連接在變載、振動(dòng)和沖擊作用下，以及工作溫度變化很大時(shí)可能松動(dòng)。由松動(dòng)引起連接預(yù)緊力減小甚至尚失，從而不能保證連接的緊密性，甚至造成連接松脫或連接中各件過早發(fā)生疲勞破壞，最后導(dǎo)致機(jī)器或裝備等發(fā)生嚴(yán)重事故。
(一)松動(dòng)原理
一般螺栓螺母均采用普通螺紋，由于在靜載荷下，螺紋升角小于螺紋副的當(dāng)量摩擦角。所以螺栓螺母螺紋副滿足自鎖條件，再加上擰緊后螺母(或螺栓)與被連接件或墊圈支撐面之間的摩擦，因此，如果不是支撐面壓陷過深，在靜載荷下都能保證連接不松動(dòng)。
螺母在開始松動(dòng)時(shí)，要克服螺紋力矩和螺母支撐面力矩的阻礙。在螺栓預(yù)緊力Qp的作用下，總的阻止螺母松動(dòng)的力矩T’使螺母松動(dòng)的力矩大小與此相等，T’近似等于擰緊力矩T的80%。可以認(rèn)為，以力矩T擰緊的螺栓連接，只要作用在螺母或螺栓頭部的松動(dòng)力矩不大于0.8T，連接就不會(huì)發(fā)生松動(dòng)。但在變載、振動(dòng)和沖擊作用下，螺紋副的摩擦系數(shù)急劇下降，且螺紋副和螺母支撐面處的摩擦阻力會(huì)瞬間消失。螺紋副不能滿足自鎖條件而有微量滑動(dòng)，導(dǎo)致螺母回轉(zhuǎn)，這樣多次重復(fù)就會(huì)導(dǎo)致螺栓連接松動(dòng)。
在螺母受壓的受拉螺栓連接中，當(dāng)拉力作用時(shí)，由于螺紋牙側(cè)面正壓力的徑向分力使螺母母體徑向擴(kuò)張；而螺栓栓桿則徑向收縮，因此螺紋副間醬油微量滑動(dòng)。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)有此徑向相對滑動(dòng)時(shí)，螺母相對于螺栓回轉(zhuǎn)的切向滑動(dòng)很容易產(chǎn)生。這種現(xiàn)象重復(fù)出現(xiàn)就會(huì)導(dǎo)致連接松動(dòng)。
以上是關(guān)于螺栓在拉力載荷作用下從微量相對滑動(dòng)到回轉(zhuǎn)而最后導(dǎo)致連接松動(dòng)原理的兩種分析。
另外即使螺母不回轉(zhuǎn)，螺母和螺栓頭部與被連接件或墊圈的支撐面由于壓強(qiáng)過大而產(chǎn)生塑性環(huán)狀壓陷，并且在使用中這種塑性變形還可能繼續(xù)發(fā)生，結(jié)果使連接的預(yù)緊力減小，也可能造成連接松動(dòng)。
還有螺栓連接中互相接觸面(如螺紋牙側(cè)面、各支撐面、被連接件相互接觸面)由于粗糙度、波紋、形狀誤差等，在擰緊時(shí)產(chǎn)生局部塑形變形，并且在使用中的外力累積作用下，有一部分變形會(huì)繼續(xù)發(fā)展，這也會(huì)導(dǎo)致連接松動(dòng)。對于某一具體螺栓連接，其松動(dòng)可能是多種因素引起的，因而涉及的幾種松動(dòng)原理，其中有主有次。因此防松螺栓連接松動(dòng)應(yīng)針對各個(gè)因素采取措施，而其根本是防止螺紋副向松動(dòng)方向相對運(yùn)動(dòng)。一般情況增大預(yù)緊力是有利于防松的。再如克服上述兩種因塑性變形而松動(dòng)的常用方法是采用大墊圈以減小壓強(qiáng)和在連接工作一段時(shí)間后補(bǔ)擰螺母以消除松動(dòng)。
(二)防松方法
根據(jù)防松原理可以分為靠摩擦力、直接鎖住和破壞螺紋運(yùn)動(dòng)副關(guān)系三種。1、摩擦防松：在螺紋副間產(chǎn)生一個(gè)不隨外力變化的正壓力，以產(chǎn)生一個(gè)可以阻止螺紋副相對轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦力。這種正壓力可以通過軸向或橫向或同時(shí)兩向壓緊螺紋副來實(shí)現(xiàn)。2、直接鎖?。河弥箘?dòng)件直接限制螺紋副相對轉(zhuǎn)動(dòng)。3、破壞螺紋副運(yùn)動(dòng)關(guān)系：在擰緊后采用沖點(diǎn)、焊接、粘結(jié)等方法，使螺紋副失去運(yùn)動(dòng)副特性而連接成為不可拆卸的連接。
采用細(xì)牙螺紋，利用其升角小而達(dá)成摩擦防松或同時(shí)采取兩種防松方法，互為補(bǔ)充等，都是好的設(shè)計(jì)構(gòu)思。航空航天機(jī)械用螺栓螺母其螺紋直徑大于10mm的和許多承受變載的機(jī)械用螺栓螺母，都采用細(xì)牙羅威那的原因之一也在此。
常用螺栓連接防松方法，對螺釘連接和雙頭螺柱連接也適用。
