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    關于螺紋緊固件松弛曲線的分析與研究

    作者:總管理員   時間:2018-11-15 14:16:07  來源:未知   瀏覽:652次

    安裝螺紋緊固件的目的在于使連接牢固,牢固的前提是緊固件不松馳。要解決螺紋緊固件防松問題,有必要通過測試螺紋緊固件得出其鎖緊性能曲線圖,系統地分析和深入研究螺紋緊固件的松馳現象及其規律。

    一螺紋緊固件松弛指標及其曲線衡量螺紋緊固件松馳的指標螺紋緊固件的松馳現象是伴隨著螺紋緊固件的擰緊而發生的,由于緊固方法是擰緊,因而擰緊過程必然有松馳或松馳傾向。對實際安裝的螺紋緊固件擰得愈緊,其松馳的傾向愈強烈。擰緊與松馳是螺紋緊固件鎖緊系統在鎖緊過程中一個矛盾的兩個方面,衡量螺紋緊固件擰緊程度的軸向拉力可以用來衡量松馳程度。

    安裝緊固件當然希望緊固件能長期保持良好的鎖緊狀態,長時間內緊固件鎖緊系統發生較少松馳,說明該鎖緊系統鎖緊性能好,反之則差。因此,反映緊固件鎖緊系統松馳現象的另一個變量是時間。

    任何在應力狀態下的系統都有釋放應力的傾向,螺紋緊固件鎖緊系統也不例外。緊固件的擰緊過程實際是對該系統施加應力的過程,在施加擰緊力矩的外部作用停止后,緊固件鎖緊系統一直處在不停的松馳過程中。原機械部標準化所的“容克”

    (unkers)振動試驗機米用的是國際上通用的測試螺紋緊固件鎖緊性能的試驗方法,它利用以上的原理,為突出表現螺紋緊固件的松馳特性,施加某種穩定的外界作用,使之松馳特性明顯,以便于研究。

    驗機上對不同型式、規格的“螺栓一螺母”緊固件鎖緊系統進行了鎖緊性能對比試驗。

    在振幅為0.50mm,頻率為30Hz的振動環境下,測出幾乎所有螺栓一螺母的軸向拉力變化都遵循所示曲線。

    螺紋緊固件鎖緊系統振動松弛曲線中,“軸向拉力一振動時間”曲線(簡稱“”曲線)反映了在振動條件下緊固件鎖緊系統的軸向拉力F隨振動時間T的延長而變小的現象,反映了鎖緊系統在振動條件下的松馳情況。因此,圖示曲線就是螺紋鎖緊系統在振幅為0.5mm、頻率為30Hz條件下的振動松馳曲線。

    二松弛曲線與影響因素分析如所示,螺紋緊固件鎖緊系統的松馳曲線有2個明顯特征段。其一是迅速松馳段,即曲線的“I速釋放;其二是相對穩定段,即曲線的”“部分,這段曲線表明,鎖緊系統在釋放部分軸向力后,其軸向拉力F有一個較長的相對穩定期。

    在以上的測試中,操作者施加到緊固件上的擰緊力矩的平衡力矩可以分解成“螺栓一螺母”螺紋副之間的摩擦力產生的力矩Mf、螺母與被連接件支承面之間的摩擦力產生的力矩Mr和緊固件因扭轉彈性變形產生的力矩Me.即擰緊力矩:這三個力矩都與緊固件產生的軸向拉力F正相關,任何力矩的變化都將引起F的變化,反之亦然。在一定F的作用狀態下,Mf和Mr取決于螺紋接觸副和被連接件的表面狀態,Me則取決于鎖緊系統的剛度和扭轉變形量。在這三組影響因素中,螺紋接觸副和被連接件的表面狀態在不更換試件、不重新安裝擰緊時是相對穩定的,只有鎖緊系統的扭轉彈性變形量在沖擊或振動等外界條件下會迅速變小,使F變小,系統松馳。

    同時,鎖緊系統在力矩的作用下也發生蠕變,也是使F變小的原因。

    因此,鎖緊系統扭轉彈性變形量的變小和鎖緊系統在外力作用下的蠕變是造成鎖緊系統在“I”段內發生F迅速降低、在鎖緊后的初期劇烈松馳的主要原因。

    三松弛曲線研究的實際意義緊固件松馳現象或松馳曲線的研究,與緊固件鎖緊研究一樣具有特殊的重要意義。

    緊固件安裝完成后,在外界環境影響下將迅速發生彈性變形量變小和蠕變,使緊固件的軸向拉力減小,降低了緊固件的鎖緊效果。但扭轉彈性變形量的變小傾向和在外力作用下的蠕變是鎖緊系統的固有物理特性,只要條件具備,彈性變形量的變小和蠕變就會發生。螺紋鎖緊系統作為有條件的應力平衡體系,有強烈的彈性變形量變小或恢復以及蠕變傾向,在振動或其它環境條件影響下迅速松馳,也是必然的。這在日常生活中似乎沒什么關系,但對航空航天等國防高科技工業產品的影響則可能是致命的。試想,如果空間飛行器升空前,連接其陀螺平臺螺栓可能影響平臺基準的彈性變形應力和蠕變應力沒有充分釋放,當其升空后,在強烈的沖擊振動或宇宙空間環境作用下,螺栓發生彈性變形恢復和蠕變,導致軸向拉力減小;由于連接螺栓的應力釋放不可能同步進行,不同連接螺栓的異步應力變化又將對陀螺平臺的應力分布和變形產生放大作用,則將會導致平臺基準偏斜,影響空間飛行器使用壽命的嚴重后果。

    同樣,緊固件鎖緊系統的松馳作用對運載火箭等型號的重要連接部位也將產生不良影響。

    選用和安裝緊固件,我們都希望其鎖緊性能良好,能在相當長的時間內保持良好的鎖緊狀態?!啊倍嗡神Y曲線形象、準確地反映了緊固件的鎖緊特性。通過試驗,根據“”段松馳曲線的長短,我們可以選擇鎖緊時間較長、鎖緊性能較好的緊固件;還可以試驗和選擇更好的緊固件材料及表面處理方法和安裝工藝。

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