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弹簧垫圈究竟防不防松?请听专业解释

2020.06.24
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弹簧垫圈的防松效果怎么样?

    弹簧垫圈在一般机械产品的承力和非承力结构中应用广泛,其特点是成本低廉、安装方便,适用于装拆频繁的部位。但是弹簧垫圈的防松能力很低!尤其在目前欧美各国要求高可靠性产品中采用率极低,特别是重要的承力结构连接部位早已被抛弃好多年。我们国家在军工方面还有部分应用,但已改进为不锈钢材料。据说,钢制弹簧垫圈在CASC早就是被禁止使用了!也说是很不安全,原因有两个:一是涨圈,二是氢脆。



弹簧垫圈防松案例

    车桥主减速器与桥壳的连接使用10.9级M16×100螺栓,拧紧力矩为(280 20 )N·m,使用高精度电动拧紧机拧紧。在有弹簧垫圈和没有弹簧垫圈两种状态下,检测螺栓拧紧过程中力矩随转角的变化。对比力矩转角曲线,发现在有弹簧垫圈的情况下,一直有约10N·m的预紧力矩;而没有弹簧垫圈的情况下,螺栓在力矩显著上升前,力矩处于0N·m状态。

    以此推断用约10N·m的螺栓预紧力矩就可以将弹簧垫圈完全压平。再通过用数显扭矩扳手检测,发现螺栓扭矩还未达到20N·m,弹簧垫圈已经完全被压平,验证了上述推断的正确性。

    分析以上两点说明,弹簧垫圈只能提供10N·m的弹力,而10N·m的弹力对于280 N·m的螺栓预紧力矩来说可以忽略,其次,这么小的力,不足以使弹簧垫圈切口处的尖角嵌入螺栓和被连接件表面。折卸后观察,螺栓和被连接件表面都没有明显的嵌痕。所以,弹簧垫圈对螺栓的防松作用可以忽略。

    另外,在螺栓与被连接件之间增加一个垫圈,如果垫圈质量有问题,相当于给螺栓连接又增加了一个安全隐患。

    综上所述,当螺栓扭矩较大时(大于200N·m),用弹簧垫圈给螺栓防松的方式弊大于利。为此,在冲击、振动和变载的作用下,预紧力可能在某一瞬间消失,连接有可能松脱。

    同时,美国宇航局(NASA)也发现了开口弹簧垫圈的问题,在NASA标准中在锁紧螺母一章中,这样写到:“典型的螺旋弹簧垫圈…在螺栓紧固的时候起到弹簧的作用。可是,当螺栓被完全紧固的时候,垫圈一般来讲是变平了。在这个时候,完全可以将它当作一体平垫圈,它的锁紧功能根本不存在。总而言之,这种类型的锁紧垫圈对于锁紧而言,一无是处。

     

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