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为什么螺栓会松动

  一、螺栓松动的主要原因

  【压缩机网】1. 拧紧不足

  拧紧不足或假拧紧的螺栓本来就是预紧力不足,如果再出现松动,接头便没有足够的夹紧力将各个部分固定在一起。这可能导致两个零件之间横向滑动,螺栓就会受到不必要的剪切应力,最终可能导致螺栓断裂。

  2. 振动

  对螺栓连接在振动下的试验表明,许多小的“横向”运动导致连接的两个部分相互运动,同时螺栓头或螺母与被连接件也会产生运动。

  这些重复的运动会抵消螺栓和被连接件之间的摩擦。最终,振动将导致螺栓的螺纹上“旋转松开”,接头失去夹紧力。

  3. 嵌入

  设计开发螺栓张力的工程师允许有一段磨合期,产生一定的预紧力损失,在此期间,螺栓的紧密度会出现松弛。

  这种松弛是由于螺栓头和/或螺母、螺纹及被连接件结合面之间嵌入造成的,并且可以在软材料(如复合材料)以及硬质抛光金属都会发生。

  如果接头设计不当,或者在开始时螺栓未达到规定张力,则接头的嵌入可能导致夹紧力损失而达不到所需的最小夹紧力。

  结合面之间存在微观的凹凸不平,在拧紧后螺栓预紧力作用下就会产生凸点压溃,永久塑性变形,从而螺栓的夹紧长度会降低,最终导致螺栓的预紧力下降。

  4. 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一个薄而软的垫圈,以密封接头,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回弹。

  随着时间的推移,尤其是接近高温或腐蚀性化学品时,垫圈可能会“蠕变”,这意味着它失去弹性,导致夹紧力的损失。

  如果螺栓和接头的材料不同,由于环境快速变化或工业循环过程导致的温度差异过大,会导致螺栓材料迅速膨胀或收缩,可能会使螺栓松动。

  5. 冲击

  冲击指较大冲击载荷超过螺栓预紧时摩擦力,产生滑动。

  来自机械、发电机、风力涡轮机等的动态或交变载荷可导致机械冲击,而施加在螺栓或接头上的冲击力,则会导致螺栓发生相对滑动。

  就像振动一样,这种滑动最终会导致螺栓松动。甚至冲击往往在设计接头连接时候还未考虑到这么大的载荷。

  二、什么是预加载?

  在工程中具有多种含义的术语。一个是紧固件在最初拧紧时产生的张力(载荷)。当螺栓伸展时,螺栓和螺母之间的部件压缩,从而增加所谓的夹紧负荷,直到紧固过程结束。

  三、螺栓松动的危害

  1. 法兰泄漏

  2. 风机转子与机舱分离脱落

  3. 船舶发动机震动连接螺栓脱落

  船舶发动机震动连接螺栓脱落,并随着船舶滚动,造成设备的进一步损坏。

  在螺栓连接中,拧紧螺母实际上会使螺栓伸长,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,将被连接件的两部分紧密的固定在一起。

  如果螺栓松动,夹紧力就会减弱。

  松动的螺栓不仅仅是一个令人头疼的麻烦。如果接头没有迅速重新拧紧,就可能开始泄漏液体或气体,螺栓可能断裂,设备可能损坏,或可能发生灾难性事故。

  四、总结

  “最好的防松是保证预紧力足够,不会使接头产生滑动、开口等问题”。

  以上分析可以看出由于预紧力不足或降低导致松动的原因就达到了3个,因此需要特别控制螺栓的预紧力来控制松动的风险。

  只要预紧力足够满足要求,只要不是太短的夹紧长度(如lk≥3d),即使存在一定的振动载荷,螺栓一般也不会自松动。

  良好的螺栓连接设计以及适当的夹紧力开发和适当的螺栓防松装置相结合,可以可靠地固定螺栓连接,以应对这里提出的许多松动挑战。

  一个好的螺栓连接将被设计成适当尺寸和类型的螺栓和螺母,并指定最佳的张力,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)达到正确水平,并在整个使用寿命期间保持在该水平。

  因此在螺栓上保持适当的张力是至关重要的,可以在设计时候采用超声波来测量螺栓的轴力,保证螺栓的预紧力达到设计要求,兹懋的超声波轴力测量仪就是专门用来测量螺栓的轴力,还具有二维码功能,可实时追溯该螺栓的轴力。


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