螺栓旋合长度与受力关系,螺栓旋合长度计算公式

( 2) 试验验证。

利用德国 Schatz 制造的 Schatz@ - Analyse 卧式多功能螺纹紧固件分析系统，根据GB / T 16823.3《螺纹紧固件拧紧试验方法》进行非金属嵌件六角锁紧螺母的拧紧扭矩和拧松扭矩检测。Schatz @ -Analyse 卧式多功能螺纹紧固件分析系统如图 3所示。

试验中轴向力切断值设置为 26.625 kN，进行 10组试验，非金属嵌件六角锁紧螺母的拧紧扭矩和拧松扭矩试验结果如表 2 所示。

拧紧扭矩试验结果平均值与理论值误差 δT，拧松扭矩试验结果平均值与理论值误差 δT' 分别为:

由试验结果可知，修正模型可有效计算非金属嵌件六角锁紧螺母的拧紧扭矩和拧松扭矩，其误差均在允许范围内，因此，修正模型合理有效。

图 3 Schatz@ -Analyse 卧式多功能螺纹紧固件分析系统

表 2 非金属嵌件六角锁紧螺母的拧

02

螺纹联接松动影响因素分析

从以上拧松扭矩计算模型中可以看出，初始预紧力、摩擦因数、螺纹结构尺寸以及支承面摩擦扭矩的等效半径等因素均会对螺纹联接结构的拧松扭矩产生影响。

此外通过阅读相关文献［4］可知螺纹旋合长度也是螺纹联接松动的关键影响因素，以下将对初始预紧力、摩擦因数及螺纹旋合长度 3 个因素的影响程度进行分析。同时结合本文的研究内容阐述了工程实际中常用的防松方式。

2. 1 初始预紧力

初始预紧力的作用是保证被联接件不产生相对滑动。过小的初始预紧力会使螺纹联接直接进入结构松动期;

而过大的初始预紧力会造成支承面的压溃，导致轴向力衰减，随即出现联接松动，过大的初始预紧力甚至会造成螺栓的屈服断裂。

在合理范围内， 增大初始预紧力可以增加螺纹接触面的正压力，从而 增大螺纹副间的摩擦力，可有效提升螺纹联接的防松 性能，因此，选择合适的初始预紧力对螺纹联接的防 松至关重要。

2.2摩擦因数

由螺纹联接拧紧扭矩计算模型可知，螺纹摩擦因数以及支承面摩擦因数分别对拧紧扭矩的两个组成部分有重要影响。

摩擦因数越大，产生的支承面扭矩以及螺纹扭矩也越大，螺纹联接的防松性能［2.8］越好;然而，过大的摩擦因数会导致扭矩系数 K 偏大，造成初始预紧力不足，无法满足拧紧要求，导致螺纹联接松脱失效，因此，需合理选择摩擦因数。

2.3 螺纹旋合长度

螺纹联接中，螺栓所受的轴向力主要由螺栓螺母的旋合部分承担，且不均匀分配至各圈啮合螺纹，最大承载位置为第一扣螺纹牙。

有文献表明，承载螺纹圈数增多，摩擦面增加，会对改善防松性能产生积极的影响。螺栓螺纹旋合长度越短，啮合螺纹越少，使得螺纹牙的承载不均匀性越大，导致螺纹联接更易出现松动。

对于标准螺母，在施加初始预紧力后，各圈螺纹都会承受一定比例的载荷，不均匀性有所改善，防松能力得到提高。由于末端各扣螺纹不承载，故盲目增加啮合螺纹圈数( 旋合长度) 对螺纹联接的预紧和防松是没有意义的。

2. 4 防松方式

防松方式指的是各种防松方法以及新型螺纹。不同的防松方式对螺纹联接防松性能的提升能力是 不同的。在工程实际中常使用的防松形式可以大致 分为 4 类: 摩擦防松、机械防松、破坏螺纹副防松以及变齿形防松。

本文主要研究摩擦防松对防松性能的 影响，包括非金属嵌件和全金属自锁等有效力矩型锁 紧螺母的防松性能对比分析。

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防松性能影响因素试验研究

本次横向振动试验分别研究了初始预紧力、摩擦因数、螺纹旋合长度以及防松方式对螺纹紧固件防松性能的影响，试验在安布内科横向振动试验机上进行，横向振动试验机如图 4 所示。

装配不同要求的紧固件在横向振动试验机上，而后在 12． 5 Hz 振动频率、± 1 mm 振幅的振动环境下，记录不同时刻螺栓残余轴向力的大小。试验按照GB / T 10431—2008《紧固件横向振动试验方法》执行。