12種超級經(jīng)典的螺栓防松設(shè)計
常用的防松方法有三種:摩擦防松、機械防松和永久防松。機械防松和摩擦防松稱為可拆卸防松,而永久防松稱為不可拆卸防松。常用的永久防松有:點焊、鉚接、粘合等,這種方法在拆卸時大多要破壞螺紋緊固件,無法重復(fù)使用。常見摩擦防松有:利用墊片、自鎖螺母及雙螺母等。常見的機械防松方法:利用開口銷、止動墊片及串鋼絲繩等。
1. 雙螺母
唐氏螺紋防松原理:唐氏螺紋緊固件也是采用雙螺母防松,但是,兩個螺母的旋轉(zhuǎn)方向相反。在沖擊和振動載荷作用時,第一摩摩擦力面的摩擦力會減小和消失,
第一螺母(圖中右旋)會產(chǎn)生松退趨勢,即螺母向左旋轉(zhuǎn)。但是第二螺母(圖中左旋)的旋向與第一螺母的旋向相反,因此第一螺母的松退力直接轉(zhuǎn)換成第二螺母的擰緊力。這樣,螺母萬萬不會松退。
2. 30°楔形螺紋防松技術(shù)
由于牙形的角度改變,使施加在螺紋間接觸所產(chǎn)生的法向力與螺栓軸成60度角,而不是像普通螺紋那樣的30度角。顯然30°楔形螺紋法向壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于扣緊壓力,因此,所產(chǎn)生的防松摩擦力也就必然大大增加了。
施必牢螺紋結(jié)構(gòu)示意圖
從下面的圖可以看到二個箭頭所表示的力均為Pɑ,傳統(tǒng)的60度角螺紋的法向壓力P=1.15Pɑ;而30°楔形螺紋由于牙底有一個30度角的楔形斜面,其法向壓力的角度、大小均有改變,法向壓力P=2Pɑ。
這樣,30°楔形螺紋與傳統(tǒng)60度螺紋,二者的法向壓力之比≈12∶7,防松摩擦力相應(yīng)地增加了。30°楔形螺紋的楔形面還可以消除普通螺紋受力不均勻、脫扣咬死等問題。
3. 自鎖螺母
自鎖螺母一般是靠摩擦力自鎖,咱們上面提到的30°楔形螺紋防松應(yīng)該屬于自鎖螺母的范疇。
它分為:用于筑路機械、礦山機械、振動機械設(shè)備的高強度自鎖螺母,用于宇航、航空、坦克、礦山機械等的尼龍自鎖螺母,用于工作壓力不大于2atm工作介質(zhì)為汽油、煤油、水或空氣使用溫度為-50~100℃的產(chǎn)品上的游動自鎖螺母,和彈簧夾自鎖螺母。
內(nèi)嵌尼龍自鎖螺母
在螺母與螺絲之間揳入楔子以發(fā)揮防止松動的作用
日本哈德洛克偏心式自鎖螺母
4. 螺紋鎖固膠
螺紋鎖固膠是由(甲基)丙烯酸酯、引發(fā)劑、助促進(jìn)劑、穩(wěn)定劑(阻聚劑)、染料和填料等按一定比例配合在一起所組成的膠黏劑。
對于通孔工況:將螺栓穿過螺孔,將螺紋鎖固膠涂至嚙合部螺紋上,裝配螺母并上緊至規(guī)定力矩。
對于螺孔深大于螺栓長的工況:需將鎖固膠涂到螺栓的螺紋上,裝配并上緊至規(guī)定力矩。
對于盲孔工況:將鎖固膠滴至盲孔底部,再將鎖固膠涂到螺栓的螺紋上,裝配并上緊至規(guī)定力矩;如盲孔開口向下,則只需將鎖固膠涂在螺栓的螺紋上即可,盲孔內(nèi)不需涂膠。
對于雙頭螺栓工況:應(yīng)將鎖固膠滴至螺孔中,再在螺栓上涂鎖固膠,將螺柱裝配并上緊至規(guī)定力矩;裝配其它零件后將鎖固膠涂在螺柱與螺母嚙合部位,裝配螺母并上緊至規(guī)定力矩;如盲孔開口向下,則孔內(nèi)不需滴膠。
對于預(yù)裝配型螺紋緊固件(如可調(diào)螺釘):裝配并上緊至規(guī)定力矩后,將鎖固膠滴入螺紋嚙合處,使膠液自行滲入即可。
5.楔入式鎖緊防松雙疊墊圈
楔入式鎖緊墊圈外表面的放射狀鋸齒和其所接觸的工件表面咬合。當(dāng)防松系統(tǒng)遭遇動力負(fù)載時,位移只能發(fā)生在墊圈的內(nèi)表面。
在楔入式鎖緊墊圈延厚度方向的可擴展距離大于螺栓延螺紋可產(chǎn)生的縱向位移。
和現(xiàn)有的其他防松方式截然不同
楔入式防松通過夾緊力而非摩擦力來緊固螺栓
已經(jīng)有120年歷史的HEICO-LOCK楔入式防松系統(tǒng)產(chǎn)品包括楔入式鎖緊墊圈、RING-LOCK楔入式墊圈和楔入式鎖緊螺母,主要材質(zhì)為碳鋼涂達(dá)克羅和316不銹鋼,254SMO、C276和718等不銹鋼材質(zhì)也有大量應(yīng)用。
6. 開口銷、開槽螺母
螺母擰緊后,把開口銷插入螺母槽與螺栓尾部孔內(nèi),并將開口銷尾部扳開,防止螺母與螺栓的相對轉(zhuǎn)動。
開口銷的安裝形式如下圖:
開槽螺母與螺桿帶孔螺栓和開口銷配合使用,以防止螺栓與螺母相對轉(zhuǎn)動。
7. 串聯(lián)鋼絲防松
串聯(lián)鋼絲防松是將鋼絲穿入螺栓頭部的孔內(nèi),將各螺栓串聯(lián)起來,起到相互牽制的作用。這種放松方式非??煽?,但拆卸比較麻煩。
這種防松方法在飛機、火箭經(jīng)常使用。
單股鋼絲一般常用于分布間隔很近的小螺釘群或很不容易達(dá)到的地方,如圖所示。
8. 止動墊片
9. 彈簧墊圈
彈簧墊圈的防松原理是在把彈簧墊圈的壓平后,彈簧墊圈會產(chǎn)生一個持續(xù)的彈力,使螺母與螺栓的螺紋連接副持續(xù)保持一個摩擦力,產(chǎn)生阻力矩,防止螺母松動。
同時彈簧墊圈的開口處的尖角分別嵌入螺栓和被連接件表面,從而防止螺栓相對于被連接件回轉(zhuǎn)。
10. 熱融緊固技術(shù)
這種熱融緊固技術(shù)是一種通過設(shè)備中心擰緊軸將電機的高速旋轉(zhuǎn)傳導(dǎo)至待連接板料摩擦生熱產(chǎn)生塑性形變后,自攻絲并螺接的冷成型工藝。
熱融緊固連接工藝步驟與過程包括六個階段:旋轉(zhuǎn)(加熱)→穿透→通孔→攻螺紋→擰螺紋→緊固。
看一個模擬動畫
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11. 變色螺栓
智能變色螺栓,確切的說這是一種名叫Smartbolt的感應(yīng)螺栓,感應(yīng)螺栓的螺栓頭有一個感應(yīng)盤,你擰的越緊它的顏色越深。
當(dāng)力度達(dá)到百分之九十時由黃色變?yōu)榫G色,達(dá)到百分之百之后就是黑色的了。這種螺栓咱們前段時間剛介紹過,沒有看到文章的小伙伴直接暴擊上面這張圖就可以。
一旦螺栓上的顏色變化了,你就知道這種螺栓松動了。
12. 預(yù)緊
高強度螺栓連接一般是不需要額外施加防松措施的,因為高強度螺栓一般都要求施加一個比較大的預(yù)緊力,這么大的預(yù)緊力使螺母與被連接件之間產(chǎn)生強大的壓力,這種壓力會產(chǎn)生阻止螺母轉(zhuǎn)動的摩擦扭矩,因此螺母不會松脫。
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