當我們運用鎖緊螺母,我們不讓它零落時,我們運用它。除非我們選擇運用鎖緊螺母,否則零落將頻繁發(fā)作。那麼為何一個普通的堅果在某些狀況下不能發(fā)揚應(yīng)有的作用呢?

如果一個螺母很難被安裝上去,那么使它脫落也是比較困難的。在大部分情況下,這點是毋庸置疑的。但是,使用鎖緊螺母緊固件的時候嗎,他們在安裝得更為牢固的扭矩,并不會抵消所有可能使緊固件松動的那個力。一旦扭矩被抵消,脫落就只是時間問題。

對緊固件性能產(chǎn)生負面影響的因素其實有很多,例如:彎曲力,腐蝕,氫脆,連接部位移動,撬力,陡震負載,極端溫度以及振動。如何控制這些負面影響長期以來一直困擾著人們。因此鎖緊螺母就應(yīng)用而生,因為它們是專門為了,來設(shè)計用來防止螺栓松動現(xiàn)象發(fā)生的。 一直以來大家都公認為,可以確保螺栓結(jié)合提供足夠保障的方法就是使用由兩個獨立螺母組成的組合:先擰緊其中較薄的螺母,再擰緊較厚的螺母。然而這個方法依舊需要定期的檢查以及時常的維護,因為在使用過程中一直有一種無形的力作用于緊固件上,使其松動。 舉個緊固件應(yīng)用于鐵路上的例子。鐵軌需要不斷地抵抗列車運行所帶來的大量振動,與此同時還要保持連接部位的完整。縱觀歷史,鐵路事故的發(fā)生往往是由于連接部分的損壞,而這種損壞就是因緊固件松動造成的。然而,這種松動可以用防松技術(shù)來解決。

螺母的工作原理是采用螺母和螺栓之間的摩擦力進行自鎖的。但是在動載荷中這種自鎖的可靠性就會降低。在一些重要的場合我們就會采取一些防松措施,保證螺母鎖緊的可靠性。鎖緊螺母就是其中的一種防松措施。鎖緊螺母的防松效果優(yōu)劣主要取決于螺母與螺栓嚙合螺紋之間相互作用力。提高嚙合螺紋之間相互作用力的方式有很多種,比如螺母螺紋的結(jié)構(gòu)改良,螺紋的表面處理等。

鎖緊螺母z大擰出力矩受多方面因素的影響。對于鎖緊螺母低周疲勞性能的研究,螺紋中徑、螺旋升角和牙型斜角均保持不變,僅螺紋片z大彈性恢復(fù)力 FNmax和當量摩擦角ρe在重復(fù)使用后會出現(xiàn)一定程度的改變。因此,僅需從這兩方面對鎖緊螺母承受循環(huán)載荷時z大擰出力矩的變化規(guī)律進行分析。

1、鎖緊螺母材料應(yīng)變硬化

材料在循環(huán)加載時,會出現(xiàn)“循環(huán)應(yīng)變硬化”或“循環(huán)應(yīng)變軟化”現(xiàn)象,即在等幅循環(huán)應(yīng)變情況下,應(yīng)力幅會隨循環(huán)次數(shù)的增加而出現(xiàn)增加或降低的現(xiàn)象。經(jīng)過若干循環(huán)后,應(yīng)力幅進入循環(huán)穩(wěn)定狀態(tài)。鎖緊螺母的低周疲勞是在應(yīng)變?yōu)槌?shù)的情況下進行的,螺紋片的應(yīng)變硬化或軟化將會影響其z大擰出力矩的大小。用于制造鎖緊螺母的合金鋼屬于循環(huán)應(yīng)變硬化材料,材料硬化會使螺紋片彈性恢復(fù)力FN增加,擰出力矩升高。

2、鎖緊螺母制造及裝配

由于制造技術(shù)限制和精度等原因,使得螺紋邊緣存在尖角或零件之間的尺寸配合不協(xié)調(diào),在初次裝配時,擰入擰出力矩可能會出現(xiàn)一定的起伏或波動,需要經(jīng)過一定次數(shù)的磨合才能得到較為準確的鎖緊螺母重復(fù)使用特性。

3、鎖緊螺母低周疲勞

低周疲勞是指疲勞應(yīng)力接近或超過材料的屈服,材料在每一個應(yīng)變循環(huán)中均有一定量的塑性變形,壽命一般在102到幾乘104的范圍內(nèi),疲勞曲線一般用ε-N曲線表示。有限元計算結(jié)果顯示,在螺栓擰入鎖緊螺母后,螺紋片根部應(yīng)力較大,表層部分區(qū)域處于屈服狀態(tài),而螺紋片根部中心區(qū)域應(yīng)變很小,應(yīng)變情況較為復(fù)雜。螺紋片根部應(yīng)變較高的區(qū)域經(jīng)歷往復(fù)加載,容易出現(xiàn)低周疲勞,使螺紋片壓力降低,擰出力矩減小。

4、鎖緊螺母摩擦系數(shù)

摩擦角是影響擰出力矩的重要因素,摩擦力的存在是鎖緊螺母正常工作的基礎(chǔ)。鎖緊螺母工作時,接觸面在螺紋片彈性恢復(fù)力作用下存在壓力和摩擦力,在重復(fù)使用過程中,接觸面在循環(huán)往復(fù)的摩擦作用下,粗糙位置和棱角被磨平而變得光滑,摩擦系數(shù)變小,進而減小螺母的z大擰出力矩。

5、鎖緊螺母收口值

在確定了材料和螺母的幾何參數(shù)后,閉合值的變化對鎖緊螺母的再利用特性有重要影響。另一方面,螺紋片的寬度減小,螺紋片的總面積減小,與螺栓的摩擦力減小,螺紋片的應(yīng)變增大。此外,低周疲勞性能降低,z大扭矩減小。在多種因素的共同作用下,z大轉(zhuǎn)矩隨重復(fù)使用次數(shù)的變化難以預(yù)測,只能通過實驗觀察。