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產(chǎn)品知識

螺栓斷裂的原因分析和防治方法

2021/2/3    來源:    作者:佚名  閱讀:935次  【打印此頁】

螺栓為什么越擰越緊呢?

一般情況下,我們對于螺栓斷裂從以下四個方面來分析:

第一、螺栓的質(zhì)量

第二、螺栓的預(yù)緊力矩

第三、螺栓的強度

第四、螺栓的疲勞強度

實際上,螺栓斷裂絕大多數(shù)情況都是因為松動而斷裂的,是由于松動而被打壞的。因為螺栓松動打斷的情況和疲勞斷裂的情況大體相同,最后,我們總能從疲勞強度上找到原因,實際上,疲勞強度大得我們無法想象,螺栓在使用過程中根本用不到疲勞強度。

01

螺栓斷裂不是由于螺栓的抗拉強度

以一只M20×80的8.8級高強螺栓為例,它的重量只有0.2公斤,而它的最小拉力載荷是20噸,高達(dá)它自身重量的十萬倍,一般情況下,我們只會用它緊固20公斤的部件,也只使用它最大能力的千分之一。即便是設(shè)備中其它力的作用,也不可能突破部件重量的千倍,因此螺紋緊固件的抗拉強度是足夠的,不可能因為螺栓的強度不夠而損壞。

 

02

螺栓的斷裂不是由于螺栓的疲勞強度

螺紋緊固件在橫向振松實驗中只需一百次即可松動,而在疲勞強度實驗中需反復(fù)振動一百萬次。換句話說,螺紋緊固件在使用其疲勞強度的萬分之一時即松動了,我們只使用了它大能力的萬分之一,所以說螺紋緊固件的松動也不是因為螺栓疲勞強度。

 

03

螺紋緊固件損壞的真正原因是松動

螺紋緊固件松動后,產(chǎn)生巨大的動能mv2,這種巨大的動能直接作用于緊固件及設(shè)備,致使緊固件損壞,緊固件損壞后,設(shè)備無法在正常的狀態(tài)下工作,進一步導(dǎo)致設(shè)備損壞。

 

受軸向力作用的緊固件,螺紋被破壞,螺栓被拉斷。

 

受徑向力作用的緊固件,螺栓被剪斷,螺栓孔被打成橢圓。

04

選用防松效果優(yōu)異的螺紋防松方式是解決問題的根本所在

以液壓錘為例。GT80液壓錘的重量是1.663噸,其側(cè)板螺栓為7套10.9級M42螺栓,每根螺栓的抗拉力為110噸,預(yù)緊力取抗拉力一半計算,預(yù)緊力高達(dá)三、四百噸。但是螺栓一樣會斷,現(xiàn)在準(zhǔn)備改成M48的螺栓,根本原因是螺栓防松解決不了。

 

螺栓斷裂,人們最容易得出的結(jié)論是強度不夠,因而大都采用加大螺栓直徑強度等級的辦法。這種辦法可以增加螺栓的預(yù)緊力,其摩擦力也得到了增加,當(dāng)然防松效果也可以得到改善,但這種辦法其實是一種非專業(yè)的辦法,它的投入太大,收益太小。

 

總之,螺栓是:“不松不斷,一松就斷!

 

 

螺栓松動原因分析

螺紋聯(lián)接 按自鎖條件設(shè)計:ψ ≤ρv,螺紋副中產(chǎn)生的摩擦副使螺栓自鎖從而緊固螺栓,所以靜載下連接不會自行松脫。但是在沖擊、振動、變載荷下、溫度變化較大時 螺旋副摩擦力F會減小或瞬時消失。這種現(xiàn)象若反復(fù)出現(xiàn),連接螺栓就會逐漸松動。螺紋緊固件松動后,產(chǎn)生的動能mv2,受軸向力作用的緊固件,螺紋被破壞,螺栓被拉斷。受徑向力作用的緊固件,螺栓被剪斷,螺栓孔被打壞 。

 

 

 

螺栓防松原理:限制螺紋副之間的相對運動,或增大相對運動的難度。

常用防松方法介紹(簡單介紹一下常用的的防松方法,文后將重點講解一些新型的,獨具特色的防松方法及其防松原理)

螺栓常用的防松方法有三種:摩擦防松、機械防松和永久防松。機械防松和摩擦防松為可拆卸防松,而永久防松稱為不可拆卸防松。

常用的螺母防松方法有三種:摩擦防松、機械防松和永久防松。

螺栓常用的防松方法有三種:摩擦防松、機械防松和永久防松。其中,機械防松和摩擦防松稱為可拆卸防松,而永久防松稱為不可拆卸防松。

 

摩擦防松

 

1、彈簧墊片防松

彈簧墊圈的防松原理是在把彈簧墊圈壓平后,彈簧墊圈會產(chǎn)生一個持續(xù)的彈力,使螺母與螺栓的螺紋連接副持續(xù)保持一個摩擦力,產(chǎn)生阻力矩,從而防止螺母松動。同時彈簧墊圈開口處的尖角分別嵌入螺栓和被連接件表面,從而防止螺栓相對于被連接件回轉(zhuǎn)。

2、對頂螺母(雙螺母)放松

 

 

3、自鎖螺母防松

螺母一端制成非圓形收口或開縫后徑向收口。當(dāng)螺母擰緊后,收口脹開,利用收口的彈力使旋合螺紋間壓緊。

4、彈性圈螺母防松

螺紋旋入處嵌入纖維或尼龍來增加摩擦力。該彈性圈還起防止液體泄漏的作用。

 

 

機械防松

1、槽型螺母和開口銷防松

 

 

 

2、止動墊片

 

 

3、串聯(lián)鋼絲防松

用低碳鋼鋼絲穿入各螺釘頭部的孔內(nèi),將各螺釘串聯(lián)起來,使其相互制動。

 

 

 

永久防松

常用的永久防松有:點焊、鉚接、粘合等。這種方法在拆卸時大多要破壞螺紋緊固件,無法重復(fù)使用。

點焊、鉚接、粘合等。

 

這種方法在拆卸時大多要破壞螺紋緊固件,無法重復(fù)使用。

 

此外還有其他防松方式,如:在旋合螺紋間涂液體膠粘劑、在螺母末端鑲嵌尼龍環(huán)、鉚沖防松等。機械防松和摩擦防松稱為可拆卸防松,而永久防松稱為不可拆卸防松。

 

 

1、沖邊法防松

螺母擰緊后在螺紋末端沖點破壞螺紋。

 

 

2、粘合防松—螺母防松液

將螺母防松液涂抹在螺栓擰緊處,再擰上螺母,自行固化后,防松效果良好。

 

 

防止螺栓斷裂就要從防止螺栓松動和防止螺栓防腐兩方面著手。

如何防止螺栓松動?

高溫潤滑密封劑通過摩擦防松來實現(xiàn)螺栓防松的效果。在螺栓螺母上涂高溫潤滑密封劑,擰緊螺栓,就能實現(xiàn)螺栓的長效防松,從而達(dá)到防止螺栓斷裂的效果。

 

如何防止螺栓腐蝕?

螺栓防護高分子復(fù)合材料,是可在陽光或紫外燈照射下快速固化成型的高分子復(fù)合材料,具備強度高、耐腐蝕、絕緣、耐高溫(-70~180℃)的特點,適用于重鹽霧、重酸霧等重腐蝕環(huán)境下的各種螺栓防腐、防銹及防滲,也適用于快速修補金屬或玻璃鋼基材凹坑、裂縫、孔洞及焊縫缺陷問題。外型美觀,長效保護,是工業(yè)企業(yè)螺栓保護的必用材料。