横向载荷下不锈钢螺栓松动过程及防松措施研究

发布时间：2020-06-15 01:35

【摘要】：由于螺栓可提供可靠的夹紧力、具有反复拆装且维护方便等特点,而被广泛应用于医学、交通、能源、航空航天等机械结构中。但螺栓连接结构服役环境比较复杂,经常承受振动、冲击、温差变化等载荷,从而引起螺栓夹紧力的下降,造成螺栓松动,影响机械结构的正常服役。不锈钢螺栓具有较高的强度,耐腐蚀和高质量的外观,目前被大量应用于机械零配件中。本文自主研发了一套横向载荷作用下螺栓松动试验及螺母转角测量装置,应用此装置对不锈钢螺栓进行了不同初始夹紧力及外部横向位移载荷作用下的松动试验,结合有限元仿真计算,研究了不锈钢螺栓的松动过程。研究发现:螺栓松动过程分为两个阶段,第一阶段夹紧力下降比较迅速,主要原因是螺纹啮合区域材料“棘轮效应”引起的,第二阶段夹紧力下降相对缓慢,主要是螺纹啮合面发生滑移引起螺母转动和螺纹面磨损导致;外部横向位移幅值不变,初始夹紧力越小,螺纹面滑移幅值越大,松动程度越明显;初始夹紧力不变,外部横向位移幅值越大,螺纹面滑移幅值越大,松动程度越明显。另外,研究中还选取了工程中比较常用的防松螺栓及螺母:防松胶、尼龙嵌件螺母、对顶螺母以及弹簧垫圈、普通平垫,进行了松动试验,比较它们之间的抗松动能力的差异。试验结果表明,防松胶抗松动能力最优,尼龙嵌件螺母次之,对顶螺母与弹簧垫圈相近,普通平垫最差。上述结果可指导实际工程中螺栓连接结构防松措施的选取。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH131.3
【图文】：

螺栓紧固件,拧紧,受力分析,滑块

图 1-1 螺栓紧固件拧紧与松退过程受力分析[7,8]螺纹平均直径 d2进行展开，会得到一斜角等于螺纹升角 λ 的楔荷 Ff的滑块是螺母螺纹简化而来的，这里 Ff被视为预夹紧力。沿着螺杆圆周的切向方向，FS产生的力矩与拧紧或松退螺母所，默认为滑块沿斜面匀速上升时，此时作用于滑块上各力平衡b 所示，可以得到平衡方程(1-3) tan( )SfF F，默认为滑块沿斜面匀速下降，此时作用于滑块上各力平衡。分示，可以得到平衡方程(1-4) tan( )SfF F

对顶螺母,防松,弹簧垫圈

图 1-2 对顶螺母防松[12]圈防松：螺母拧紧后，弹簧垫圈受压产生的反作用力会使，防止螺母发生转动，从而起到防松的效果，如图 1-3 所使用方便。但由于弹簧垫圈的受压产生的弹力不均匀，受容易发生松脱，因此一般用于不重要的连接

【参考文献】