"弹簧垫圈" 可以有效地防止螺钉松动吗?
在绝大多数人的意识里,"弹簧垫圈" 可以防止螺钉松动和脱落 ,而且广泛应用于制造领域;但它真的能有效防止螺钉松动吗?本文主要来探讨一下这个话题,希望各位小伙伴有所收获;
一、弹垫简介;
弹簧垫圈好像是弹簧下截取来的一圈,类似于弹簧的作用(具有弹力);
对于常规的组合螺钉,弹簧垫圈夹在螺栓与平垫之间;有人认为在拧紧螺钉的过程中,由于弹簧垫片被压平而产生恢复原状的弹力,这个弹力使螺钉难以松动,那么,真相是这样吗?
二、弹簧垫圈并没有理想的防松效果
1.相比于按照规定扭矩紧固螺钉而产生的轴向力,弹簧垫圈产生的弹力非常小;而且,当弹簧垫圈的弹力开始发挥作用时,也许螺钉早已经松动了;
如10.9级M8内六角螺栓,其允许最大轴向力为23000N,而压缩M8弹簧垫圈所需的力约为500N(测试值);
3.对于日常使用、工业设备等非车载场合,带平弹垫的组合螺钉足以满足防松需求;而在车载应用时,一定要谨慎选择,充分验证;
2.另外,当基材比弹垫软时,还可以只使用弹簧垫片(不使用平垫),借助于材料的嵌入来防松;
在拧紧过程中,随着扭矩的加大,弹垫的切口部分会嵌入基材表面,起到物理抑制松动的作用;
三、相关的理论仿真
有资料显示,使用或不使用弹垫对于螺栓轴向力的影响很小,参考如下图示;
在一般情况下,只有轴向力变小时(螺栓明显松动),弹簧垫圈才会增加轴向力,延长螺栓脱落(松动后)的时间;另外,对于轴向力较小的螺栓(小规格螺栓),弹簧垫圈具有一定的防松作用;但由于弹簧垫圈的弹力无法量化,所以防松效果也无法量化,所以在实际应用中,一定要验证其可靠性;
所以在车载应用中,常见的M4及以上规格的螺栓绝大部分是外六角法兰螺栓,几乎看不到组合螺钉的身影;
四、振动试验验证;
如下图示,使用组合螺丝进行了容克式振动试验,可见轴向力在逐渐降低,即螺栓出现松动;
如下图示,在NAS振动试验中,组合螺丝同样出现了松动;
综上可见,弹垫基本上无法阻止机械振动导致的螺栓松动;由于车载场合存在振动、冲击、旋转等外部载荷,所以最好不要指望弹簧垫圈来防松;
「拧紧曲线」螺栓受到的"拉力"与基材受到的"压力"是什么关系?
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