螺栓松動(dòng)是常有的事，它可能引起設(shè)備振動(dòng)、部件損壞，甚至人員傷亡等問題。如何擰緊一個(gè)小小的螺母，一直是機(jī)械設(shè)計(jì)中長盛不衰的話題。大家比較了解的，例如日本的偏心螺母、唐氏螺母和中國自緊王螺母，但我們今天不講這些緊固件界的明星，我們來聊聊螺栓松動(dòng)的原因和三種防松方法。
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(gè)方面來分析：
● 螺栓的質(zhì)量
● 螺栓的預(yù)緊力矩
● 螺栓的強(qiáng)度
● 螺栓的疲勞強(qiáng)度
實(shí)際上，螺栓斷裂絕大多數(shù)情況都是因?yàn)樗蓜?dòng)而斷裂的，是由于松動(dòng)而被打壞的。因?yàn)槁菟ㄋ蓜?dòng)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(qiáng)度上找到原因，實(shí)際上，疲勞強(qiáng)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(qiáng)度。
一、螺栓斷裂不是由于螺栓的抗拉強(qiáng)度
以一只M20×80的8.8級(jí)高強(qiáng)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(huì)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(qiáng)度是足夠的，不可能因?yàn)槁菟ǖ膹?qiáng)度不夠而損壞。
二、螺栓的斷裂不是由于螺栓的疲勞強(qiáng)度
螺紋緊固件在橫向振松實(shí)驗(yàn)中只需一百次即可松動(dòng)，而在疲勞強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)中需反復(fù)振動(dòng)一百萬次。換句話說，螺紋緊固件在使用其疲勞強(qiáng)度的萬分之一時(shí)即松動(dòng)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(dòng)也不是因?yàn)槁菟ㄆ趶?qiáng)度。
三、螺紋緊固件損壞的真正原因是松動(dòng)
螺紋緊固件松動(dòng)后，產(chǎn)生巨大的動(dòng)能mv2，這種巨大的動(dòng)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(jìn)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。
四、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(jí)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(jì)算，預(yù)緊力高達(dá)三、四百噸。但是螺栓一樣會(huì)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(qiáng)度不夠，因而大都采用加大螺栓直徑強(qiáng)度等級(jí)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(shí)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(dòng)原因分析
螺紋聯(lián)接按自鎖條件設(shè)計(jì)：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(huì)自行松脫。但是在沖擊、振動(dòng)、變載荷下和溫度變化較大時(shí)，螺旋副摩擦力F會(huì)減小或瞬時(shí)消失。這種現(xiàn)象若反復(fù)出現(xiàn)，連接螺栓就會(huì)逐漸松動(dòng)。螺紋緊固件松動(dòng)后，產(chǎn)生的動(dòng)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(yùn)動(dòng)，或增大相對運(yùn)動(dòng)的難度。螺栓常用的防松方法有三種：摩擦防松、機(jī)械防松和永久防松。機(jī)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。
三種常用防松方法
1. 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(huì)產(chǎn)生一個(gè)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(gè)摩擦力，產(chǎn)生阻力矩，從而防止螺母松動(dòng)。同時(shí)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)防松
(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。
2. 機(jī)械防松
(1)槽型螺母和開口銷防松
(2)止動(dòng)墊片
螺母擰緊后，將單耳或雙耳止動(dòng)墊圈分別向螺母和被聯(lián)接件的側(cè)面折彎貼緊，實(shí)現(xiàn)防松。
(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(dòng)。
3. 永久防松
常用的永久防松有：點(diǎn)焊、鉚接和粘合等。這種方法在拆卸時(shí)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)和鉚沖防松等。機(jī)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(diǎn)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。最后再來看看螺栓制造過程。(來源：機(jī)械前線、機(jī)械前沿、煤化工知庫等)
（來源：金屬加工）
