采礦機械緊固件振動松脫及有效防松

云剛 李秉奇 王照宏

（內蒙古包鋼鋼聯股份有限公司巴潤礦業分公司，內蒙古包頭 014080）

采礦機械緊固件振動松脫及有效防松

云剛 李秉奇 王照宏

（內蒙古包鋼鋼聯股份有限公司巴潤礦業分公司，內蒙古包頭 014080）

振動篩的特點之一，就是它在工作過程中機體要產生振動。為此，對它的緊固件防止松動問題就要求人們給予很大的重視。緊固件因振動出現松脫，造成采礦機械出現機械故障，影響正常作業。針對采礦機械緊固件的振動松脫，采用合理的防止措施，避免機械裝置部件失效。本文對采礦機械緊固件振動松脫問題進行簡單分析，探討有效防止采礦機械緊固件振動松脫的策略。

采礦機械 緊固件振動松脫 防止松脫 緊固件防松

1 引言

采礦機械多采用螺紋聯接方式，一旦出現螺母松動，必然造成預緊力消失或減小，將會導致各種破壞或損壞。如何有效防止采礦機械緊固件因振動出現松脫，一直是機械設計時關注的重點。為防止緊固件因振動松脫，必須要對緊固件松脫原因進行分析，采用針對性改善策略，有效防止緊固件松脫。

2 采礦機械緊固件松動機理

早在1969年德國科學家Junker發現：往返式的橫向振動是螺紋緊固件產生松脫的最主要原因。

當擰緊螺紋緊固件時，緊固扭矩為：

當擰松螺紋緊固件時，卸載扭矩為：

其中：

Tf.：為緊固扭矩 Txf. ：為卸載扭矩 Ff. ：為夾緊力 P：為螺距；μs：為螺紋摩擦系數 μw：為支撐面摩擦系數 d2：為螺紋中徑；α：為螺紋副接觸角 D0：為支撐面外徑 d0：為支撐面內徑。

說明：卸載扭矩＜擰緊扭矩。擰緊狀態下的螺紋緊固件的受力情況類似于停留在一斜坡上的物體的受力情況。向下拖動物體需要的力為：F s=f+ mg sin；向上拖動物體需要的力為：Fx=f-mg sin。

3 采礦機械緊固件振動松脫有效防止措施

3.1 摩擦防松、控制預緊力

控制安裝預緊力是防止螺紋緊固件松動的經濟有效措施之一，這種方法利用螺紋的自鎖條件，不需要對螺栓、螺母結構做任何改動，通過保證合適的預緊力來防松。對于安裝控制要求特別高的使用場合，采用直接控制的方法，在安裝過程中測量預緊力，并加以控制，目前常用的方法有采用帶測力裝置的安裝機，如液壓安裝機，對螺栓施加規定的軸向負荷，使其產生彈性變形，在旋緊螺母，完成裝配。也有采用測量螺栓應力或應變形的方法測定預緊力，據此進行安裝控制。一般情況下，直接控制安裝預緊力需要使用專門的裝置或掌握專門的技術，難予推廣。為了以經濟的方法獲得滿意的預緊力，更多的采取間接測量和控制預緊力的方法，即扭矩控制法。扭矩控制法通過扭矩系數將預緊力換算成裝配扭矩，使用定扭矩或測扭矩裝配機或扳手控制裝配扭矩，或利用緊固件自身結構保證擰緊扭矩（如扭剪型螺栓連接副），間接達到控制預緊力的目的。為了達到預期的目的，要求連接副的扭矩系數能預先準確測定，并保證同批零件的扭矩系數離散性不大。

3.2 有效力矩型緊固件

在普通的緊固件結構上添加有效力矩部分構件，從而形成有效力矩型緊固件，有效力矩緊固件的主要作用是連接副中，從而增加不跟隨外力變化而變化的阻力矩。通常情況下，在螺母部分增加有效力矩緊固件。全金屬類的有效力矩緊鎖螺母，將有效力矩部分減薄，開槽后收口，或者利用螺母體上的螺紋加工使螺母體發生徑向或軸向變形，在轉配過程中內外螺紋的局部發生干涉現象，從而產生有效力矩。全金屬有效力矩型緊鎖螺母對加工工藝要求較高，但能有效控制力矩，避免緊固件松脫。此外，可以采用在螺母內部增加金屬彈性元件的方式，外螺紋在裝配時發生彈性元件的變形，從而產生有效力矩。這類螺母可能會劃傷螺紋表面，但對嵌件和彈性元件的位置要求較精確。非金屬嵌件有效力矩型鎖螺母的有效力矩部分為無螺紋的尼龍環，裝配時靠外螺紋在尼龍環上攻出螺紋，依靠嵌件的彈性變形從而產生有效力矩，防止出現松脫，面臨振動和沖擊惡劣工況時，可以多次使用。

3.3 使用墊圈

使用墊圈是有效防止采礦機械緊固件振動松脫的重要措施，較為常用的墊圈包括彈性墊圈、彈簧墊圈和平墊圈三種方式。彈性墊圈利用扭曲的齒和擰緊的螺母直接的摩擦，促進螺紋副軸身壓的跟進，從而使局部嵌至支承面上，達到防止松脫的目的。彈簧墊圈通過利用自身彈性所形成的軸向力，提高連接的彈性，缺點是橫向振動放松效果較差。平墊圈主要用來改善支承面的接觸狀態，提高支承面的摩擦系數，達到防止松脫的目的。彈性墊圈容易劃傷零件表面，具有較好的防止松脫的效果。

3.4 直接鎖住

鎖緊止動元件的螺絲和螺母后，為了防止螺栓和螺母的轉動，經常采用增加止動墊圈、串聯鋼絲和使用開口銷等方式防止松脫。止動墊圈依靠墊圈自身的塑性變形來卡住螺母，但是在拆卸過程中，要先將墊圈壓平后才可松動螺母，不利于經常拆卸。在螺母和螺栓頭部金屬絲孔內穿入低碳鋼絲，將多個螺栓和螺母都串聯在一起，發揮相互制約作用，從而達到防止松動的目的。使用開口銷和開槽螺母配套使用，具有較為可靠的防松效果。

4 結語

采礦機械緊固件因振動松脫造成的影響較大，針對振動松脫的具體原因進行分析，采用合理的緊固件防止振動松脫方式進行改善，逐步提高機械緊固件穩定性，從而確保采礦機械正常運轉。

［1］王斌武，張棟梁.采礦機械緊固件振動松脫及有效防松［J］.桂林航天工業高等專科學校學報，2005（2）：9-11.

［2］高建勇.采礦機械緊固件振動松脫原因及解決對策分析［J］.內蒙古煤炭經濟，2013（6）：125，129.

云剛（1985—），男，蒙古族，內蒙古呼和浩特人，機械技術員，現就職于內蒙古包鋼鋼聯股份有限公司巴潤礦業分公司。