真空網(wǎng)歡迎您!
技術(shù)探討!彈簧墊圈到底能不能防松?
標簽: 技術(shù)探討
2023-02-17  閱讀

微信掃一掃分享

QQ掃一掃分享

微博掃一掃分享

  【康沃真空網(wǎng)】在各類機械連接件中,螺栓的防松是一個很重要的環(huán)節(jié)。我們之前發(fā)過一篇《12種超級經(jīng)典的螺栓防松設(shè)計》文章,其中有提到使用彈簧墊圈來防松。然后有讀者提出質(zhì)疑:彈簧墊圈并不能防松!那我們今天就來探討一下,彈簧墊圈究竟防不防松。

  彈簧墊圈防松原理

  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)。

技術(shù)探討!彈簧墊圈到底能不能防松?

  彈簧墊圈的防松效果怎么樣?

  彈簧墊圈在一般機械產(chǎn)品的承力和非承力結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛,其特點是成本低廉、安裝方便,適用于裝拆頻繁的部位。但是彈簧墊圈的防松能力很低!尤其在目前歐美各國要求高可靠性產(chǎn)品中采用率極低,特別是重要的承力結(jié)構(gòu)連接部位早已被拋棄好多年。我們國家在軍工方面還有部分應(yīng)用,但已改進為不銹鋼材料。據(jù)說,鋼制彈簧墊圈在CASC早就是被禁止使用了!也說是很不安全,原因有兩個:一是漲圈,二是氫脆。

  彈簧墊圈防松案例

  車橋主減速器與橋殼的連接使用10.9級M16×100螺栓,擰緊力矩為(280+20 )N·m,使用高精度電動擰緊機擰緊。在有彈簧墊圈和沒有彈簧墊圈兩種狀態(tài)下檢測螺栓擰緊過程中力矩隨轉(zhuǎn)角的變化。對比力矩轉(zhuǎn)角曲線,發(fā)現(xiàn)在有彈簧墊圈的情況下,一直有約10N·m的預緊力矩;而沒有彈簧墊圈的情況下,螺栓在力矩顯著上升前,力矩處于0N·m狀態(tài)。

  以此推斷用約10N·m的螺栓預緊力矩就可以將彈簧墊圈完全壓平。再通過用數(shù)顯扭矩扳手檢測,發(fā)現(xiàn)螺栓扭矩還未達到20N·m,彈簧墊圈已經(jīng)完全被壓平,驗證了上述推斷的正確性。

  分析以上兩點說明,彈簧墊圈只能提供10N·m的彈力,而10N·m的彈力對于280 N·m的螺栓預緊力矩來說可以忽略,其次,這么小的力,不足以使彈簧墊圈切口處的尖角嵌入螺栓和被連接件表面。折卸后觀察,螺栓和被連接件表面都沒有明顯的嵌痕。所以,彈簧墊圈對螺栓的防松作用可以忽略。

  另外,在螺栓與被連接件之間增加一個墊圈,如果墊圈質(zhì)量有問題,相當于給螺栓連接又增加了一個安全隱患。

  綜上所述,當螺栓扭矩較大時(大于200N·m),用彈簧墊圈給螺栓防松的方式弊大于利。為此,在沖擊、振動和變載的作用下,預緊力可能在某一瞬間消失,連接有可能松脫。

  同時,美國宇航局(NASA)也發(fā)現(xiàn)了開口彈簧墊圈的問題,在NASA標準中在鎖緊螺母一章中,這樣寫到:“典型的螺旋彈簧墊圈…在螺栓緊固的時候起到彈簧的作用??墒牵斅菟ū煌耆o固的時候,墊圈一般來講是變平了。在這個時候,完全可以將它當作一體平墊圈,它的鎖緊功能根本不存在??偠灾@種類型的鎖緊墊圈對于鎖緊而言,一無是處。”原文節(jié)選,參見下圖。

 技術(shù)探討!彈簧墊圈到底能不能防松?

  不過也有專業(yè)人士表示不認同這種說法。大家怎么看?