螺栓防松方法及運用分析

葛曉寧 張金柱

（徐工集團鏟運機械事業部，徐州 221000）

近年來，螺栓連接被廣泛地應用，有效解決了機械部件連接問題。從實踐應用實際來說，受到循環載荷以及強振動等的作用影響，螺栓極易出現疲勞損壞或者松動情況。若螺栓失效，則會造成嚴重的后果。基于此，做好螺栓防松和健康監測有著必要性。

1 工程機械螺栓

作為裝備工作的主要組成，工程機械的產品類型較多，被應用于建筑行業和電力行業等，使用環境較為惡劣。從實際應用來說，螺栓松脫問題較為常見。對于普通松脫問題，采取更換高強螺栓，如10.9級螺栓，能夠減少脫落情況的發生。不過部分機械采用此方法，難以解決螺栓松動問題。基于此，人們有必要分析螺栓松動問題，提出有效的預防方法。

2 常用的螺栓防松方法

2.1 預緊力

20世紀20年代，德國工程師提出了楔入式鎖緊概念，利用夾緊力來防止螺栓松動。以某楔入式鎖緊產品為例，其外表面為放射狀鋸齒，內表面呈現楔形，在安裝時要成對使用，保證楔形面相對。在擰緊時，保證鋸齒外表面和零部件接觸面相咬合。位移處于楔形內表面之間，當達到預緊力后，停止位移。因為振動引發螺栓連接自旋時，楔入式鎖緊系統能夠沿著厚度方向產生擴張，增加夾緊力。經過試驗驗證，該產品能夠保持80%的預緊力，保證了螺栓不松動。

2.2 摩擦防松

利用螺母并緊和彈墊等方法，能夠有效控制螺栓松動。其中，雙螺母并緊法適用于固定連接場合，如重載和低速，用于工程機械工作裝置的固定，如U型螺栓。彈墊方法使用，若彈力不均極易引發螺栓松脫問題。以某挖掘機為例，其使用的是M8、M10螺栓，使用彈簧墊+平墊防松系統，防松效果較差，在運用工作中，沒有超過500h，便出現大量螺栓松動情況。經過改造后，使用自制加大墊片，獲得了不錯的防松效果。自鎖螺母防松法的應用具有可靠性，即使多次拆裝，也不會影響防松性能，適用于U型手柄和收音機天線等。

2.3 機械防松和破壞螺紋副防松

通常情況下，對于發動機減震器螺栓，通常采取機械防松方法。在具體操作中，將螺母焊接到折彎的支架上，利用支架折彎邊的限位，實現螺栓防松。破壞螺紋副防松法的應用，在螺紋副旋合前，于螺紋上，涂抹緊固膠，擰緊螺紋副。當螺紋膠硬化、凝固后，能夠防止螺紋副松動。對于重要部分的螺栓，如支重輪和發動機支座等，可以采取此方法進行防松處理。

3 螺栓防松技術的運用

基于緊固原理對螺栓進行防松處理，可采用的方法較多。現結合螺栓防松常用技術，作如下論述。

3.1 使用鉸制孔螺栓

在工程機械設備上，一般情況下多使用普通螺栓，即直徑比安裝孔徑小0.5～1mm的螺栓，依靠預緊力來防止被連接零部件的相對滑動與運動。設備使用時，當出現滑動情況時，預緊力可以轉化成為摩擦力，進而防止其運動。如此，需要大預緊力。利用鉸制孔螺栓，能夠承受橫向載荷和軸向載荷。對于橫向載荷，依靠自身的抗剪能力來阻止其運動，需要的預緊力小。對于軸向承載能力，其和普通螺栓相同[1]。基于此，對于需要承受振動荷載的機械，可使用鉸制孔螺栓，以免發生松脫情況。例如，旋挖鉆機機械設備，其動力頭托架側面使用的高強緊固螺栓，為利用摩擦傳力的結構，使用工況較為惡劣，超過推耙機，動力頭承受的扭矩最大值為400kN·m，頻繁正反旋轉時，承受較大的動載沖擊以及大振動荷載，使用鉸制孔螺栓，此問題得到有效解決。由此可見，對和旋挖鉆機機械設備運行工況相似的推耙機，使用高強度螺栓，能夠獲得不錯的防松效果。

3.2 使用鋼隔套

當機械設備運行工況較為惡劣時，需要承受極大的沖擊，螺栓松脫問題的發生和機械設備結構設計有關，其能夠吸收或者緩沖動載，直接決定了螺栓使用性能。若結構設計無法更改，進行螺栓緊固，可以采取增設鋼隔套的方式，提高螺栓抵抗沖擊的能力水平。通過加長螺栓，增加總彈性變形量，利用變形量抵消載荷沖擊，進而保證預緊力，避免螺栓松脫。通常情況下，使用材質為20鋼或者45鋼的鋼隔套，能夠獲得不錯的效果。因為此類材質的鋼隔套，多采取40Cr和熱處理。使用方法如下：一是單邊使用。若單邊使用，將螺栓頭一側和連接件面相互接觸；二是雙面使用。在雙面使用時，對于隔套的長度，要按照較短的要求來設計，和連接件面接觸，或者和平墊相互配合使用，便于螺栓預緊。在推耙機機械設備的前機罩和翼板安裝位置處，都可以采取此措施。

3.3 定位銷防松

機械設備中，定位銷較為常用，其具有安裝便利、裝配質量高等特點，被廣泛應用[2]。從螺栓松動機理角度來說，定位銷能夠起到限制連接件移動的作用，避免螺栓斷裂。采取定位銷防螺栓松動，為了更好地使定位銷起到限制連接件微滑動，定位銷孔不能采取裝配前加工到位，要采取預留0.3～0.5mm余量裝配時進行配鉸方式提高其定位精度。在推耙機和推土機等機械設備中，安裝定位銷，獲得了不錯的防松效果。

3.4 施必牢緊固技術

機械設備的質量受到螺栓松脫的影響較大。為了尋找有效的預防和處理措施來解決螺栓松脫問題，人們結合機械設備松脫的實際情況，從磨損機理角度分析，分析螺栓松動原因，提出螺栓松動的有效控制措施。使用施必牢緊固件，發揮其結構優勢，能夠解決緊固件松脫問題。因為螺紋牙底位置有個30°的楔形斜面，擰緊螺栓螺母時，其牙尖能夠頂在楔形斜面上，產生較大的鎖緊力[3]。因為牙形角度的改變，施加在螺紋間接觸所產生的法向力與螺栓軸成60°角。從應用實際情況來說，其發揮著積極的作用。目前，施必牢防松技術來預防機械設備松脫，能夠獲得不錯的效果。

3.5 在線監測技術

螺栓連接被廣泛應用，受到振動和載荷的沖擊作用，極易產生疲勞損傷以及松動現象。若發生失效問題，會引發重大的損失。基于此，做好螺栓在線監測工作，有著積極的作用。在不同的荷載和振動作用下，螺栓的機理特點不同，因此能夠實現在線監測。目前，螺栓荷載在線監測儀器已經應用到機械設備中。通過構建分布式荷載采集系統，實現對不同法蘭面螺栓受力實際情況的監測，進而發現螺栓松脫問題，及時采取措施，避免發生重大事故[4]。

4 結語

本文利用螺栓防松技術，基于螺栓磨損機理，分析螺栓松動原因，提出相應的措施。機械設備螺栓防松可采用的方法較多，為了保證螺栓的健康，人們要做好監測工作，及時發現問題，采取防松措施，保證螺栓能夠處于正常狀態。

[1]魏海霞，于孟，端木偉.螺栓防松技術在動車組轉向架上的應用[J].中國高新技術企業，2014，（7）：111-113.

[2]莫易敏，王賡，滿健康，等.彈簧墊圈在高強度螺栓連接中的防松性能分析[J].制造技術與機床，2014，（9）：73-76.

[3]董得義，李志來，楊利偉，等.防松膠對螺紋連接預緊力影響試驗研究[J].振動與沖擊，2015，34（22）：121-124.137.

[4]雷海波.輪胎硫化機緊固件松動原因及防松措施探討[J].橡塑技術與裝備，2017，43（9）：41-44.