螺丝为什么会松动

本文阐述分析了螺丝松动的原因...


螺丝的松动是拧紧螺母后螺栓因各种原因产生的拧紧力(螺栓轴向力)降低的现象。发生在被连接件反复滑动、磨损和发生塑性变形时。

由于螺栓的轴向力对于螺纹紧固件各项功能的发挥十分重要,当螺丝松动,轴向力低下时,也就意味着紧固件的各项功能降低甚至丧失。轴向力值的变化会带来巨大影响。

因松动引起的故障会导致诸如被连接件的脱离、被连接件的滑脱、被连接件的松脱现象,从而引起气密性泄漏或螺栓疲劳破坏等严重事故,因此须非常小心。

* 松动带来的螺栓损坏或断裂可能会导致严重事故。


由适当的轴向力控制状态
抗外力强



轴向力低下(松动)

螺母松动,外力直接作用于螺栓的
危险状态



螺栓断裂


螺丝的松动机制

为了发挥螺纹紧固件的功能,需要适当的施加并保持初期预紧力(即螺栓的轴向力)。但因螺纹紧固件与多个零件相接触,当其反复受到外力作用时,会产生不同程度的松动现象。
一言以蔽之,除了我们所能通常了解到的螺母旋转松动的现象之外,还有很多其他的松动情况。

松动类型


1 螺丝的非旋转松动(不伴随回转的松动)

拧紧螺丝时因螺栓的拉伸与被连接件的压缩而产生了螺栓轴向力,但即使螺丝不产生回旋,当螺栓拉伸量减少或被连接件压缩量减少时,仍会使得轴向力低下,螺丝松动。

螺栓弹性即拉伸量减少的原因,主要有螺栓的塑性拉伸、蠕变拉伸、热膨胀等;另一方面,被连接件收缩量减少的原因,主要有被连接件的磨损,接合面表面凹凸消失、接合面凹陷、低温收缩等。

松动类型包括初始松动、凹陷松动、振动磨损导致的松动、密封件永久变形导致的松动、涂装材料破损导致的松动、过大外力导致的松动、热变形导致的松动。

防止松动的主要方法包括将螺栓和被连接件变细变长,在减少连接件接合面磨损量和凹陷量上下功夫,设计拧紧时减少螺栓拉伸载荷,缩小螺纹紧固件各部件的线性膨胀系数差异。

然而,无论未来的设计如何,都很难对现有的螺纹紧固件采取所有理想的对策。


2 螺丝的旋转松动(伴随回旋松动)


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  • 螺栓和螺母在松动方向发生的相对回转产生了松动,其松动程度根据作用在螺纹紧固件上的载荷而变化。作用在螺纹紧固件上的载荷可分为螺栓轴向即拉伸载荷、螺栓轴线圆周即扭转载荷,螺栓垂直方向即剪切载荷三种。特别是当在剪切方向反复施加外力时,被连接体即使轻微滑动,也会失去平衡,导致轴向力低下。

    预防松动的主要方法有增加螺栓轴向力消除相对滑移、增加螺栓数量、设计以减少外力、使螺栓变细变长、使用防松件等诸如此类的普遍措施。

    尤其,剪切方向反复施加外力作用的情况对于螺纹紧固件来说最为严重,且与螺丝松动直接相关。因此,世界各地都有很多针对此类松动所设计的防松零件,其中包括防止螺丝回转的零件,防止螺丝脱落的零件,以及只针对初期松动的紧固件。