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鎖緊螺母可以重復(fù)使用幾次,?

普通螺母在使用過程由于振動等其它原因會自行松脫,為防止這種現(xiàn)象,,于是就發(fā)明了自鎖螺母,。

自鎖螺母它的功能主要是防松、抗振,,用于特殊場合,。

其工作原理一般是靠摩擦力自鎖,因為它們不是在“自由旋轉(zhuǎn)”,,而是需要一定的有效力矩來完成裝配,。

多年來,開發(fā)的鎖緊螺母樣式繁多,,但我們將集中于兩大類別:全金屬鎖緊螺母和尼龍嵌件鎖緊螺母。

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全金屬鎖緊螺母

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尼龍鎖緊螺母

在國內(nèi)外的許多鎖緊螺母標(biāo)準(zhǔn)(包括國際標(biāo)準(zhǔn))中,,沒有涉及螺母的重復(fù)使用性的內(nèi)容,,但一般都規(guī)定了螺母要進(jìn)行5次或15次的鎖緊性能試驗。

這是否意味著,,一個螺母經(jīng)過5次或15次裝拆以后,,便無法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的鎖緊力矩要求,,就應(yīng)該報廢了?


目前研究鎖緊螺母重復(fù)使用特性的試驗方法不夠完善,,本文結(jié)合實際使用的螺母和更多試驗手段進(jìn)行進(jìn)一步研究,。


01

鎖緊螺母重復(fù)使用特性研究


1,、重復(fù)使用,,對緊固件防松性能的影響研究


選用兩種典型鎖緊螺母:全金屬自鎖螺母和尼龍自鎖螺母,各10顆/組,,兩種螺母均(M12x1.25)8級,,選擇相配(M12x1.25)8.8級標(biāo)準(zhǔn)六角頭螺栓,,共20顆/組,各3組,。


模擬緊固件重復(fù)使用,、裝卸工況,在橫向振動機(jī)上,,進(jìn)行擰緊-振動-擰出-再擰緊試驗,,試驗頻率為12.5Hz,振幅(±1.5)mm,,每次擰緊時初始預(yù)緊力,,均為螺栓保證載荷的75%,即40KN,,橫向振動其他要求,,按照GB/T10431-2008《緊固件橫向振動試驗方法》執(zhí)行,記錄每次擰緊后經(jīng)過1500次振動時,,緊固件的剩余預(yù)緊力占初始預(yù)緊力的比例,,如圖1所示。

圖 1 重復(fù)使用對緊固件防松性能的影響


綜合觀察圖1:


  • 全金屬自鎖螺母的擰緊-振動試驗進(jìn)行到(6~8)次時,,初始預(yù)緊力下降超過20%,,判定其防松性能已不再可靠的,故推薦重復(fù)使用全金屬自鎖螺母不要超過5次,;

  • 而尼龍自鎖螺母進(jìn)行50次擰緊-振動試驗后,,殘余預(yù)緊力仍保持的不錯。

  • 對比前10次擰緊-振動試驗階段,,全金屬自鎖螺母的殘余預(yù)緊力明顯小于尼龍自鎖螺母,。


產(chǎn)生這種差異的原因是:螺母反復(fù)擰入擰出、振動過程中,,有效力矩部分的材料出現(xiàn)應(yīng)變,,導(dǎo)致彈性變形力減小,螺紋聯(lián)接更易發(fā)生松動,。


試驗前期,,有效力矩變化,,對鎖緊螺母旋轉(zhuǎn)松動貢獻(xiàn)更大,而全金屬自鎖螺母的等效有效力矩值及散差明顯大于尼龍自鎖螺母,,受有效力矩部分影響很大,,所以:全金屬自鎖螺母允許重復(fù)使用的次數(shù)小于尼龍自鎖螺母,防松能力也不如后者,。


通過圖1(a)還可以看出:超過10次反復(fù)擰緊后,,隨著擰緊次數(shù)的增大,尼龍自鎖螺母的殘余預(yù)緊力有變大的趨勢,。


原因是:鎖緊螺母進(jìn)行10次反復(fù)擰緊,、振動試驗后,其有效力矩值較之前變的很小,,此時,,摩擦系數(shù)對防松性能的影響更加明顯。


隨著重復(fù)擰緊,、振動的進(jìn)行,,摩擦系數(shù)變大,防松性能更好,。


2,、重復(fù)使用對緊固件擰緊扭矩的影響


重復(fù)裝卸鎖緊螺母,對其等效有效力矩Tpe和扭矩系數(shù)K都存在影響,。


再次選取同一批次的兩種螺紋緊固件各3組,,試驗按照GB/T16823.3-2010《緊固件扭矩-夾緊力試驗》要求進(jìn)行,設(shè)定試驗夾緊力為40kN,,擰緊速度20r/min,,記錄每次擰緊到同樣夾緊力時,鎖緊螺母實際扭矩,。


重復(fù)使用對緊固件擰緊扭矩的影響,,如圖2所示:


  • 鎖緊螺母重復(fù)擰入擰出前期,擰緊扭矩主要受有效力矩減小的影響,,有一定下降趨勢,,而夾緊力變大是有利于防松的,因此使用初始扭矩反復(fù)擰緊全金屬自鎖螺母在5次以內(nèi)是完全可行的,;

  • 而對于尼龍自鎖螺母,,重復(fù)使用超出20次后就要考慮增大擰緊扭矩,否則可能導(dǎo)致夾緊力不足,;

  • 超過40次以后,,發(fā)現(xiàn)3組樣件所需擰緊扭矩值偏差極大,已超過擰緊扭矩值的20%,說明部分尼龍嵌件內(nèi)部出現(xiàn)了失效,,此時很難通過扭矩值T較準(zhǔn)確的控制夾緊力F的大小,故推薦重復(fù)使用尼龍自鎖螺母不要超過40次,。


圖 2 重復(fù)使用對緊固件擰緊扭矩的影響


3,、重復(fù)使用特性總結(jié)


全金屬自鎖螺母的等效有效力矩及散差,大于尼龍自鎖螺母,,前者受有效力矩減小的影響很大,,建議重復(fù)使用次數(shù)在5次以內(nèi)。


尼龍自鎖螺母反復(fù)使用40次,,仍有較好的防松性能,,但重復(fù)使用20次后,需要加大擰緊扭矩,,實際擰緊扭矩值通過反復(fù)擰入擰出試驗確定,;


若超過40次繼續(xù)使用,內(nèi)部尼龍嵌件可能發(fā)生破壞,,扭矩已不能準(zhǔn)確控制夾緊力,,不推薦繼續(xù)使用。


02

總 結(jié)


  • 建議重復(fù)使用全金屬自鎖螺母不要超過5次,;而尼龍自鎖螺母可以重復(fù)使用40次,,但超過20次后需要根據(jù)試驗適當(dāng)增大擰緊扭矩值,超過40次后則不要繼續(xù)使用,;

  • 針對重要連接部位,,建議一次性使用,不可重復(fù)使用,;

  • 每種樣式的螺母都有優(yōu)點和缺點,。全金屬鎖緊螺母可以在比尼龍嵌件螺母更高的溫度下使用,但是不同批次的尼龍嵌件螺母往往有更一致的夾緊力,。



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