ーHARDLOCK防松螺母和双螺母ー

HARDLOCK防松螺母（HLN）通过凸螺母进行轴向力管理，凹螺母则主要发挥锁紧凸螺母的功能，拧紧凹螺母不会带来轴向力的变化。
但是，在拧紧普通双螺母时因操作方式不同轴向力会发生巨大变化，非常难以进行轴向力管理。本次试验通过对两种螺母进行拧紧测试，观察其轴向力发生了怎样的变化。
此外，对普通双螺母进行测试时，需注意防松效果会根据螺母锁紧状态而产生较大差异。

试验

试验条件

普通螺母： M12x1.75，强度等级8，磷酸锰处理
HARDLOCK防松螺母: M12x1.75, 强度等级8T, 磷酸猛处理
螺栓： M12x1.75，强度等级8（由S45C制成），发黑处理
测量机： VM J900（Vibrationmaster公司制造）
目标轴向力： 约为螺栓屈服点的70%（8 kN）
润滑剂条件： 涂有GLEITMO 165 润滑剂喷剂（但是，双螺母的下螺母上表面和上螺母下表面没有涂抹润滑）

■HARDLOCK防松螺母的测试情况

HARDLOCK防松螺母的拧紧试验结果如图1所示。横轴为拧紧扭矩，纵轴为施加在螺栓上的轴向力。

＜拧紧方法＞
将凸螺母拧紧到螺栓屈服点的70%（目标轴向力37.8kN），然后再将凹螺母拧紧到与凸螺母发生单面接触为止。
HARDLOCK防松螺母的安装方法请参考此处。

＜结果＞
如图1所示，从我们产品目录中建议的凹螺母紧固扭矩到发生单面接触为止，再螺母的拧紧过程中轴向力几乎没有发生变化。

图1　HARDLOCK防松螺母　拧紧轴向力的变化

 

■双螺母的测试情况

本次运用三种拧紧方法（上螺母正转法、下螺母反转法、施工法）进行了试验。

1. 上螺母正转法

＜拧紧方法＞
首先将下螺母拧紧至约目标轴向力（20kN）的一半程度，再在固定下螺母的同时将上螺母拧紧到目标轴向力（37.8kN）为止。

＜结果＞
结果如图2所示。蓝线表示拧紧下螺母时变化，橙线表示拧紧上螺母时的变化。
从图中可以看出，在拧紧下螺母（蓝线）时，扭矩和轴向力随着拧紧而增加（达到20 kN大约需要23 N·m）。 到达此点后，由于暂时卸下扭矩扳手，轴向力保持不变，仅扭矩发生急剧下降。在固定下螺母的情况下拧紧上螺母（橙线），当上螺母达到与下螺母相同拧紧扭矩为止轴向力不会发生变化，但当超过这个扭矩时，其轴向力会上升。将下螺母用扳手固定后正向拧紧上螺母，扳手在拧到某一点时会变重，这是由于此时锁紧功能开始生效，扭矩增加，但此时轴向力几乎不会上升。（图1橙线上70N・ｍ以上被红色虚线包围的部分）。
这种突增的扭矩是无法预测其大小的，因为它是一种非线性变化，并且扭矩值会因每种情况不同而不同。

图2　双螺母　上螺母正转法　拧紧轴向力的变化

2. 下螺母逆转法

＜拧紧方法＞
将下螺母以目标轴向力37.8kN拧紧，将上螺母按下螺母要求的相同扭矩拧紧，再固定上螺母，同时将下螺母回拧原拧紧角度的一半程度。

＜结果＞
如图3拧紧图所示。从拧紧下螺母后到拧紧上螺母为止，轴向力-扭矩的曲线轨迹与后述的施工法相同，但固定上螺母并回转下螺母的时候轴向力必然会下降。（图3红线部分为该试验品的轴向力从约42kN下降到了32kN）
由于该轴向力的减小量的轨迹也因时而异，因此这种方法也无法预测目标轴向力相对的扭矩值。

图3　双螺母　下螺母逆转法　拧紧轴向力的变化

3. 施工法

＜拧紧方法＞
将下螺母以目标轴向力37.8kN拧紧，在不固定下螺母的情况下，用相同的扭矩将上下螺母拧紧（我们将这种方法称为施工法）

＜结果＞
拧紧上螺母时（橙线部分），可以看出，拧紧到与下螺母相同扭矩为止，轴向力都没有发生较大上升。（图4）
然而，虽然由于没有使得轴向力上升，看起来能较容易进行轴向力管理，但采用施工法并不能起到防松效果。（无锁紧效果）

图4　双螺母　施工法　拧紧轴向力的变化

总结

从拧紧HARDLOCK防松螺母时的扭矩和轴向力变化图可以看出，在推荐拧紧扭矩的范围内，轴向力没有发生明显变化。因此，在对HARDLOCK防松螺母进行轴向力管理时，只需在对凸螺母进行扭矩管理的基础上，将凹螺母拧紧扭矩控制在推荐范围内即可进行管理。
也就是说，HARDLOCK防松螺母安装简便且锁紧螺母（凹螺母）几乎不会对轴向力产生影响，通过楔形原理将螺栓与螺母一体化，从而发挥强力的防松效果。

另一方面，从上表中可以看出，除了使用施工法时双螺母的轴向力没有发生较大变化，其他方法几乎无法对双螺母做到轴向力管理。此外，实际安装时，（包含上螺母正转法和下螺母反转法）由于很难达到理想的锁紧状态，因此难以发挥强大的锁紧效果。
尤其M16以上的尺寸难以由单人完成安装作业，因此施工时请务必注意。