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螺紋防松方式的力學(xué)分析及中國唐氏螺紋

 機(jī)械公社 2019-11-19

防松和鎖緊的概念不同。
防松的概念是動態(tài)的,螺栓在沖擊和振動載荷的條件下容易松動,因此防松實(shí)際上指防振松。
鎖緊的概念是靜態(tài)的,由于螺栓在靜態(tài)的條件下都滿足自鎖條件,從這種角度上說,螺絲都是鎖緊的,但不都防松。
從上面的力學(xué)分析圖上看,螺絲在靜態(tài)條件下,松退力是沒有的,因此都不會發(fā)生松動,而松退力加上后,防松效果各不相同。

第一種是摩擦防松,增加摩擦力,阻止螺紋副相對移動。
第二種是機(jī)械防松,設(shè)置止動件,阻止螺紋副相對移動。
第三種是鉚沖防松,破壞螺紋副,使其無法相對移動。
第四種是結(jié)構(gòu)防松,即唐氏螺紋防松,將緊固螺母的松退力轉(zhuǎn)變成鎖緊螺母的擰緊力。唐氏螺紋同時具有左旋和右旋螺紋的特點(diǎn)。它既可以和左旋螺紋配合,又可以和右旋螺紋配合。

 聯(lián)接時使用兩種不同旋向的螺母。工作支承面上的螺母稱為緊固螺母,非支承面上的螺母稱為鎖緊螺母。使用時先將緊固螺母預(yù)緊,再將鎖緊螺母預(yù)緊。

 在振動、沖擊的情況... 氏螺紋同時具有左旋和右旋螺紋的特點(diǎn)。使用時先將緊固螺母預(yù)緊,起到“以毒攻毒”的效果、沖擊的情況下,導(dǎo)致緊固螺母無法松動,再將鎖緊螺母預(yù)緊,緊固螺母會發(fā)生松動的趨勢。它的發(fā)明標(biāo)志著緊固件領(lǐng)域中的振松問題得到突破性的進(jìn)展。

唐氏螺紋緊固件利用螺紋自身矛盾,又可以和右旋螺紋配合,但是,以松動制約松動,由于緊固螺母的松退方向是鎖緊螺母的擰緊方向,鎖緊螺母的擰緊恰恰阻止了緊固螺母的松退。
聯(lián)接時使用兩種不同旋向的螺母。

在振動,非支承面上的螺母稱為鎖緊螺母。工作支承面上的螺母稱為緊固螺母。它既可以和左旋螺紋配合。

防止螺紋聯(lián)接松動的措施。在沖擊、振動或變載荷作用下,或當(dāng)溫度變化大時,螺紋聯(lián)接有可能松動,甚至完全脫開,造成事故。因此,設(shè)計螺紋聯(lián)接時必須采取相應(yīng)的螺紋防松措施。防松措施很多,按作用原理可分為利用摩擦、直接鎖住和破壞螺紋副關(guān)系3種。
①利用摩擦:即設(shè)法增大螺紋副間的壓力和摩擦力,以防止相對轉(zhuǎn)動。例如用兩個螺母(雙螺母)對頂擰緊,用彈簧墊圈增加螺紋副間壓力,尼龍圈鎖緊螺母用其端部的尼龍圈箍緊螺栓而使螺紋副壓緊。
②直接鎖?。河帽阌诟鼡Q的金屬元件約束螺紋副。例如利用開口銷使螺栓螺母相互約束,用金屬絲使一組螺釘頭部相互約束。
③破壞螺紋副關(guān)系:把螺紋副轉(zhuǎn)變?yōu)榉沁\(yùn)動副,從而排除相對轉(zhuǎn)動的可能。例如焊住、沖點(diǎn)、在螺紋副間涂粘接劑等。利用摩擦防松簡單方便,直接鎖住較可靠,二者還可聯(lián)合使用。破壞螺紋副關(guān)系多用于很少拆開或不拆的聯(lián)接。尼龍圈鎖緊螺母的防松措施可在任意旋合位置箍緊,即使工作時回松少許,也不致很快繼續(xù)松開。用強(qiáng)力擰緊聯(lián)接以防松,效果也較好。用粘接膠防松則方便可靠。

螺紋強(qiáng)度、螺紋應(yīng)力集中主要還是強(qiáng)度問題。

螺紋強(qiáng)度和受力面積沒有直接的關(guān)系,這是因?yàn)楦髀菁y段之間的受力不均所導(dǎo)致的。螺栓緊固后,螺栓受拉,而螺母受壓。螺紋的第一圈受力為33.1%,第二圈受力為22.5%,最后一圈受力為1~7%。

螺紋的強(qiáng)度和螺紋受力結(jié)構(gòu)有關(guān)。例如,環(huán)槽螺紋,受力面積不變,強(qiáng)度增加20%;內(nèi)斜螺紋,受力面積減小,強(qiáng)度增加30%;懸置螺母,受力面積增加,強(qiáng)度增加40%。

環(huán)槽螺母強(qiáng)度增加的原因是因?yàn)槠湎虏柯菽附Y(jié)構(gòu)變軟,前幾圈螺紋易于變形;內(nèi)斜螺母強(qiáng)度增加的原因是下部螺紋受力面積減小,前幾圈螺紋易于變形;懸置螺母強(qiáng)度增加的原因是改變了受力點(diǎn),前幾圈螺紋由受壓變成受拉,與螺栓變形一致。

個人愚見:

唐氏螺紋破壞掉了,螺紋的連續(xù)性,雖然一些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較耐看,起到了防松的作用,但能作用多久呢?如果在緊固的螺母處,螺紋都壞掉怎么辦?因?yàn)樘剖下菁y只有傳統(tǒng)螺紋的1/4圈有效螺紋。

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