数控加工中螺栓松动的原因分析

螺栓松动的五大原因

01紧固不足

拧紧不足或错误拧紧的螺栓本质上是拧紧不足的，如果它们再次松开，接头将没有足够的夹紧力将所有零件固定在一起。这可能导致两部分之间的横向滑动，螺栓将受到不必要的剪切应力，最终可能导致螺栓断裂。

02振动

螺栓联接在振动下的试验表明，许多微小的“侧向”运动使联接的两部分相互运动，同时，螺栓头或螺母和被联接部分也会运动。

这些重复的运动抵消了螺栓和连接件之间的摩擦。最终，振动会导致螺栓的螺纹“旋转松动”，接头失去夹紧力。

03嵌入

设计螺栓拉力的工程师允许有一个磨合期，导致预紧力有一定损失，在此期间螺栓的松紧会有所松动。

这种松弛是由螺栓头和/或螺母、螺纹与连接件结合面之间的嵌入引起的，在软质材料(如复合材料)和硬质抛光金属中都可能发生。

如果接头设计不当，或者螺栓在开始时没有达到规定的拉力，接头的嵌入可能会导致夹紧力的损失，可能达不到要求的最小夹紧力。

结合面之间存在微观不规则性，拧紧后在螺栓预紧力的作用下会导致磕碰压和永久塑性变形，使螺栓的夹紧长度减小，最终使螺栓的预紧力减小。

04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薄而软的垫圈，以密封接头并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弹回。

随着时间的推移，特别是当它接近高温或腐蚀性化学物质时，垫圈可能会“蠕变”，这意味着它失去了弹性，从而导致夹紧力的损失。

如果螺栓和接头的材料不同，环境或工业周期的快速变化造成的过大温差会导致螺栓材料的快速膨胀或收缩，可能会使螺栓松动。

05影响

冲击——螺栓预紧时较大的冲击载荷超过摩擦力，导致滑动。

来自机械、发电机、风力涡轮机等的动态或交变负载。可能导致机械冲击-施加在螺栓或接头上的冲击力-导致螺栓的相对滑动。

就像振动一样，这种滑动最终会导致螺栓松动。即使是冲击，在设计接头连接时也往往不会考虑这么大的载荷。

什么是预载荷？

工程中具有多重含义的术语。一个是紧固件最初拧紧时产生的张力(载荷)。当螺栓被拉伸时，螺栓和螺母之间的部分被压缩，从而增加了所谓的夹紧载荷，直到紧固过程完成。

螺栓松动的危险

船舶发动机连接螺栓震落，随船滚动，造成设备进一步损坏。

在螺栓连接中，拧紧螺母实际上会拉长螺栓，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，由连接器的两部分紧紧固定。

如果螺栓松动，夹紧力就会减弱。

松动的螺栓不仅令人头疼。如果接头没有迅速拧紧，液体或气体可能开始泄漏，螺栓可能断裂，设备可能损坏，或者可能发生灾难性事故。

总结

“最好的防松是保证预紧力足够，这样接头就不会出现滑开等问题。”

从上面的分析可以看出，预紧力不足或减小导致松动的原因有三种，所以需要专门控制螺栓的预紧力，以控制松动的风险。

只要预紧力足够满足要求，只要夹紧长度不太短(如lk≥3d)，即使有一定的振动载荷，螺栓一般也不会自行松动。

良好的螺栓连接设计、适当的夹紧力开发和适当的螺栓锁定装置的组合可以可靠地固定螺栓连接，以满足这里提出的许多松动挑战。

一个良好的螺栓连接将设计有适当尺寸和类型的螺栓和螺母，并规定最佳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)达到正确的水平，并在其整个使用寿命中保持该水平。