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。因此鎖緊螺母就應用而生,因為它們是專門為了,來設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,比如螺母螺紋的結構改良,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大彈性恢復力 FNmax和當量摩擦角ρe在重復使用后會出現(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、鎖緊螺母材料應變硬化

材料在循環(huán)加載時,會出現(xiàn)“循環(huán)應變硬化”或“循環(huán)應變軟化”現(xiàn)象,即在等幅循環(huán)應變情況下,應力幅會隨循環(huán)次數(shù)的增加而出現(xiàn)增加或降低的現(xiàn)象。經過若干循環(huán)后,應力幅進入循環(huán)穩(wěn)定狀態(tài)。鎖緊螺母的低周疲勞是在應變?yōu)槌?shù)的情況下進行的,螺紋片的應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)應變硬化材料,材料硬化會使螺紋片彈性恢復力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,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,需要經過一定次數(shù)的磨合才能得到較為準確的鎖緊螺母重復使用特性。

3、鎖緊螺母低周疲勞

低周疲勞是指疲勞應力接近或超過材料的屈服,材料在每一個應變循環(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,疲勞曲線一般用ε-N曲線表示。有限元計算結果顯示,在螺栓擰入鎖緊螺母后,螺紋片根部應力較大,表層部分區(qū)域處于屈服狀態(tài),而螺紋片根部中心區(qū)域應變很小,應變情況較為復雜。螺紋片根部應變較高的區(qū)域經歷往復加載,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。鎖緊螺母工作時,接觸面在螺紋片彈性恢復力作用下存在壓力和摩擦力,在重復使用過程中,接觸面在循環(huán)往復的摩擦作用下,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大轉矩隨重復使用次數(shù)的變化難以預測,只能通過實驗觀察。