分享

螺栓松动的原因及预加载

 张景涛 2024-11-08

松动的螺栓可能会使整个生产陷入停顿,引发设备的安全隐患,并可能造成经济损失。螺栓松动的主要原因是什么?从广义上讲,有自发松动、自动松弛和疲劳松动等原因。

图片


螺栓松动的原因

(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,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”,失去夹紧力。

(3)嵌入

螺栓张力的预紧允许有磨合期,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和(或)螺母、螺纹及被连接件结合面之间嵌入造成的,在软材料(如复合材料)以及硬质抛光金属上会发生。

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 

许多螺栓在螺栓和连接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施加在螺栓或连接件上,冲击力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,在设计连接时往往未考虑较大的载荷。

图片


什么是预加载

工程中,预加载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。

图片


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

船舶发动机振动造成连接螺栓脱落,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。螺栓松动时,夹紧力就会减弱。如果松动的螺栓没有迅速重新拧紧,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。

图片


总结

最好的防松是保证预紧力足够,不会使连接件产生滑动等问题。

由于预紧力不足或降低导致松动,是比较常见的情况,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,螺栓一般不会自松动。

良好的螺栓连接设计、适当的夹紧力和适当的螺栓防松装置相结合,可以可靠地固定螺栓连接,以应对许多松动挑战。在应用中,选用适当尺寸和类型的螺栓和螺母,使用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。

                        图片

    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报。
    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多