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为什么螺栓会松动,什么是预加载?
浏览数:147   发布时间:2020-8-8

螺栓松动会产生螺栓在使用中的一些影响。在就是一个松动的螺栓可能会使整个生产工厂陷入停顿,并使公司损失数千人民币甚至上万不等,在就是松动螺栓也会造成工厂的的安全隐患。那么,螺栓松动的主要原因是什么那?螺栓从广义上讲,主要有两个原因:自发松动、自动松弛、疲劳松动等原因。

螺栓松动的5个原因

拧紧不足

拧紧不足或假拧紧的螺栓本来就是预紧力不足,如果再出现松动,接头便没有足够的夹紧力将各个部分固定在一起。这可能导致两个零件之间横向滑动,螺栓就会受到不必要的剪切应力,最终可能导致螺栓断裂。


振动



对螺栓连接在振动下的试验表明,许多小的“横向”运动导致连接的两个部分相互运动,同时螺栓头或螺母与被连接件也会产生运动。

这些重复的运动会抵消螺栓和被连接件之间的摩擦。最终,振动将导致螺栓的螺纹上“旋转松开”,接头失去夹紧力。

嵌入

设计开发螺栓张力的工程师允许有一段磨合期,产生一定的预紧力损失,在此期间,螺栓的紧密度会出现松弛。

这种松弛是由于螺栓头和/或螺母、螺纹及被连接件结合面之间嵌入造成的,并且可以在软材料(如复合材料)以及硬质抛光金属都会发生。

如果接头设计不当,或者在开始时螺栓未达到规定张力,则接头的嵌入可能导致夹紧力损失而达不到所需的最小夹紧力。

结合面之间存在微观的凹凸不平,在拧紧后螺栓预紧力作用下就会产生凸点压溃,永久塑性变形,从而螺栓的夹紧长度会降低,最终导致螺栓的预紧力下降。


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垫片蠕变和热膨胀

许多螺栓接头在螺栓头和接头表面之间包括一个薄而软的垫圈,以密封接头,防止气体或液体泄漏。垫圈本身也起到弹簧的作用,在螺栓和接合面的压力下回弹。

随着时间的推移,尤其是接近高温或腐蚀性化学品时,垫圈可能会“蠕变”,这意味着它失去弹性,导致夹紧力的损失。

如果螺栓和接头的材料不同,由于环境快速变化或工业循环过程导致的温度差异过大,会导致螺栓材料迅速膨胀或收缩,可能会使螺栓松动。

冲击

冲击-较大冲击载荷超过螺栓预紧时摩擦力,产生滑动。

来自机械、发电机、风力涡轮机等的动态或交变载荷可导致机械冲击——施加在螺栓或接头上的冲击力——导致螺栓发生相对滑动。

就像振动一样,这种滑动最终会导致螺栓松动。甚至冲击往往在设计接头连接时候还未考虑到这么大的载荷。

什么是预加载?

在工程中具有多种含义的术语。一个是紧固件在最初拧紧时产生的张力(载荷)。当螺栓伸展时,螺栓和螺母之间的部件压缩,从而增加所谓的夹紧负荷,直到紧固过程结束。

螺栓松动的危害

法兰泄漏

风机转子与机舱分离脱落

船舶发动机震动连接螺栓脱落

船舶发动机震动连接螺栓脱落,并随着船舶滚动,造成设备的进一步损坏

在螺栓连接中,拧紧螺母实际上会使螺栓伸长,就像拉动弹簧一样。这种拉力,或者说张力,会产生相反的夹紧力,将被连接件的两部分紧密的固定在一起。

如果螺栓松动,夹紧力就会减弱。

松动的螺栓不仅仅是一个令人头疼的麻烦。如果接头没有迅速重新拧紧,就可能开始泄漏液体或气体,螺栓可能断裂,设备可能损坏,或可能发生灾难性事故。

总结

“最好的防松是保证预紧力足够,不会使接头产生滑动、开口等问题”

以上分析可以看出由于预紧力不足或降低导致松动的原因就达到了3个,因此需要特别控制螺栓的预紧力来控制松动的风险。

只要预紧力足够满足要求,只要不是太短的夹紧长度(如lk≥3d),即使存在一定的振动载荷,螺栓一般也不会自松动。

良好的螺栓连接设计、适当的夹紧力开发和适当的螺栓防松装置相结合,可以可靠地固定螺栓连接,以应对这里提出的许多松动挑战。

一个好的螺栓连接将被设计成适当尺寸和类型的螺栓和螺母,并指定最佳的张力,以达到保持连接完整性所需的夹紧力。

在应用中,适当的夹紧力要求每个螺栓中的张力(预紧力)达到正确水平,并在整个使用寿命期间保持在该水平。


因此在螺栓上保持适当的张力是至关重要的,可以在设计时候采用超声波来测量螺栓的轴力,保证螺栓的预紧力达到设计要求,兹懋的超声波轴力测量仪就是专门用来测量螺栓的轴力,还具有二维码功能,可实时追溯该螺栓的轴力。


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