螺栓連接設計的歷史背景: Junker關于緊固件自松的理論
Haviland 以及Kerley的研究: 20世紀80年代,來自樂泰(Loctite)公司的 Girard Haviland 以及來自NASA的James Kerley 基于Junker的理論進行了測試。主要結論如下: 1. 橫向運動 (也就是他們所說的側滑) 是緊固件產(chǎn)生松脫的主要原因 2. 低頻率-高振幅的橫向運動相比較高頻率-低振幅的運動更容易引起緊固件的損壞 3. 側滑是引起緊固件松脫的主要原因,彎曲載荷可能會導致緊固件松脫 如何測試螺栓是否會松脫? Junker機
加入墊圈能否避免螺栓松脫? 01 六角螺栓的松脫曲線:加入平墊圈 緊固件之中加了平墊片會加快緊固件的松脫。 02 六角螺栓的松脫曲線:加入彈簧墊圈 在緊固件中加入彈簧墊圈會加快緊固件的自松。 03 六角螺栓的松脫曲線:彈簧墊圈加上平墊圈 在原有的彈簧墊圈下加裝一個平墊圈做同樣的測試,緊固件的軸向載荷會下降的非常迅速。 結論:普通的平墊圈和彈簧墊圈并不能有效防止螺栓松脫。 應該如何避免螺栓松脫? ![]() 六角螺栓的松脫曲線:碟形帶自鎖墊圈和Nord防松墊圈 ![]() 碟形自鎖墊圈和Nord自鎖墊圈可以有效地防止螺栓松脫 ![]() 加了螺紋膠的螺栓可以保持其長時間的螺栓張力(就好比螺栓在正常使用的時候表面被保護了),會有10%到20%的螺栓張力由于結合面的微觀顆粒作用而損失 六角螺栓的松脫曲線:施必牢(Spiralock)螺栓牙型 ![]() 施必牢Spiralock螺紋對標準內(nèi)螺紋副做了部分改動,即在螺紋底部增加了一個30°的升角 僅通過緊固件自鎖原理能否避免螺栓損壞? ![]() 即使通過緊固件通過自鎖原理可以保證其在測試時表現(xiàn)良好,但其預加載荷仍有可能由于材料的互相嵌入,變形而導致整個緊固件的軸向載荷為零 下圖螺栓是一個承受動態(tài)剪向載荷的螺栓,該螺母已經(jīng)用螺紋膠防松。但是即使螺母沒有發(fā)生旋轉,即Junker測試結果良好,但是實際上螺桿的狀況已經(jīng)不能滿足正常使用! ![]() 結論:僅通過緊固件自鎖原理不能避免螺栓損壞 總結 目前廣泛使用的防松方法如下: ① 摩擦防松 這是應用最廣的一種防松方式,這種方式在螺紋副之間產(chǎn)生一不隨外力變化的正壓力,以產(chǎn)生一可以阻止螺紋副相對轉動的摩擦力。 這種正壓力可通過軸向或同時兩向壓緊螺紋副來實現(xiàn)。 如采用彈性墊圈、雙螺母、自鎖螺母和尼龍嵌件鎖緊螺母等。 這種防松方式對于螺母的拆卸比較方便;但在沖擊、振動和變載荷的情況,一開始螺栓會因松弛導致預緊力下降,隨著振動次數(shù)的增加,損失的預緊力緩慢地增多,最終將會導致螺母松脫、螺紋聯(lián)接失效,這在使用墊圈的連接中特別明顯;雖然某些結構可以比較有效地保證連接。 ② 機械防松用止動件直接限制螺紋副的相對轉動。如采用開口銷、串連鋼絲和止動墊圈等。這種方式造成拆卸不方便。 ③ 沖鉚焊防松在擰緊后采用沖點、焊接、粘接等方法,使螺紋副失去運動副特性而連接成為不可拆連接。這種方式的缺點是栓桿只能使用一次,且拆卸十分困難,必須破壞螺栓副方可拆卸。 ④結構防松。利用螺紋副自身結構特點來進行防松,如唐氏螺紋防松方式: 唐氏螺紋同時具有左旋和右旋螺紋的特點。它既可以和左旋螺紋配合,又可以和右旋螺紋配合。聯(lián)接時使用兩種不同旋向的螺母。工作支承面上的螺母稱為緊固螺母,非支承面上的螺母稱為鎖緊螺母。使用時先將緊固螺母預緊,再將鎖緊螺母預緊。 在振動、沖擊的情況下,緊固螺母會發(fā)生松動的趨勢,但是,由于緊固螺母的松退方向是鎖緊螺母的擰緊方向,鎖緊螺母的擰緊恰恰阻止了緊固螺母的松退,導致緊固螺母無法松動。 更多緊固件知識,參見 閱讀原文 鏈接。 廣而告知: 《汽車緊固連接設計與管理》4月13-14日 上海 這次課程的內(nèi)容極為豐富,首先非常詳盡地介紹緊固件基礎、連接點設計要點,接著到具體應用場景設計實戰(zhàn)(底盤篇)、設計實戰(zhàn)(新能源篇)、再到工程師較為關心的緊固件典型失效模式分析、《汽車標準件手冊》(2012版)解析,最終回歸主機廠緊固件數(shù)據(jù)庫案例剖析。每個章節(jié)都可以單獨拿出來作為一個課程,可以說是誠意滿滿。
授課老師:高級工程師,中國汽車工程學會(CSAE)特聘汽車緊固件標準審核專家?,F(xiàn)任某汽車公司緊固件經(jīng)理。過去 11 年間一直在主機廠從事緊固件設計及管理工作,期間參與了30余個整車項目的緊固件設計/管理工作,在整車各功能塊緊固件的應用及問題解決方面積累了豐富的經(jīng)驗。擔任《汽車緊固件實用技術手冊》(科學出版社)副主編,《汽車標準件手冊》(2012版)編委。早期曾在國內(nèi)某知名汽車緊固件企業(yè)工作兩年多,對緊固件的生產(chǎn)制造工藝也有相應的了解。 費用 1、2500元/人(含兩天午餐) 2、優(yōu)惠活動:完成以下兩項可享受優(yōu)惠價2000元/人 a)提前付款(3月8日之前) b)將此報名信息轉發(fā)朋友圈并截圖上傳至報名表中 會議地址: 上海市浦東新區(qū)王橋路999號中邦MOHO 1022棟 來源:阿普拉斯科普柯,茲懋儀器科技 |
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