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車(chē)用防松螺母比較及緊固件螺栓、螺母失效分析

2019-05-25 15:31:54 次瀏覽分類(lèi)：行業(yè)新聞

目前,車(chē)用緊固連接大多數采用的是普通六角螺栓、六角螺母、彈簧墊圈等緊固件進(jìn)行連接。中崋標準件網(wǎng)為了讓大家車(chē)用緊固件螺栓、螺母連接有更多的了解,下面分享有關(guān)普通緊固件螺栓、螺母的防松情況、普通緊固件螺栓、螺母失效分析和車(chē)用幾種防松螺母的比較。

1、普通緊固件螺栓、螺母防松情況

螺栓防松結構型式主要有:六角法蘭面螺栓,增大接觸面積;六角法蘭面承面帶齒螺栓,增大接觸面積同時(shí)增大摩擦系數;六角頭頭部帶孔螺栓、六角頭蝶桿帶孔螺栓裝配后通過(guò)鋼絲機械鎖緊;

螺母防松結構型式主要有:六角法蘭面螺母,增大接觸面積;非金屬嵌件六角鎖緊螺母、非金屬嵌件六角法蘭面鎖緊螺母通過(guò)嵌件阻止松動(dòng);全金屬六角鎖緊螺母、全金屬六角法蘭面鎖緊螺母通過(guò)頭部凸緣增加有效力矩;六角開(kāi)槽螺母采用開(kāi)口銷(xiāo)機械止退。

墊片防松結構型式主要是:止退和增加彈力,有彈簧墊圈、錐形彈性墊圈、外鋸齒鎖緊墊圈等。在施工中也常用螺紋涂膠、機械鎖緊如帶孔螺栓用鐵絲緊固、鎖片鎖緊等防松措施。

2、普通緊固件螺栓、螺母失效分析

車(chē)架是汽車(chē)各部件的承載體,各部件直接或間接緊固在車(chē)架上,而汽車(chē)作為運動(dòng)設備,受到載荷、路面作用力,車(chē)架產(chǎn)生變形、緊固件松動(dòng)是自然而然的事情。

緊固件連接失效分析首先從工作機理分析,裝配時(shí)扳手的擰緊力矩通過(guò)摩擦力轉化為螺紋的預緊力,現場(chǎng)質(zhì)量控制只檢查擰緊力矩。從這個(gè)過(guò)程可分析出影響緊固件失效的因素有擰緊工具、擰緊力矩、螺紋結構、緊固件質(zhì)量、被連接件、外力、設計等。

工具示值與實(shí)際不符,工具定期效驗;壓縮空氣壓力不符合要求,檢查整改;螺栓、螺母在線(xiàn)擰緊,沒(méi)有特殊要求的螺栓、螺母由風(fēng)動(dòng)扳手打緊即可,特殊要求的螺栓、螺母先采用風(fēng)動(dòng)扳手擰緊,再用定值扳手復緊,失效原因簡(jiǎn)單,就是力矩不符合技術(shù)要求;螺紋本身的摩擦系數直接決定預緊力,而不同的壓力角擰緊力矩轉化為預緊力也是不同的;緊固件質(zhì)量,如鍛造爆裂、尺寸超差、摩擦系數偏離等;被連接件因素有表面漆膜質(zhì)量、漆膜厚度,被聯(lián)接件間的間隙,聯(lián)接件的彈性等;外力因素主要表現在震動(dòng)、沖擊、受力變形等;設計因素表現在緊固件選擇不當,預緊力偏小或偏大,剪切力、拉伸長(cháng)度變形滿(mǎn)足不了實(shí)際需求等。

從擰緊過(guò)程受力分析來(lái)看,擰緊力矩需克服擰緊端面摩擦力矩、螺紋副摩擦力矩、被連接件彈性變形力矩等,剩余部分才轉化成夾緊力。因此,在相同使用條件下,決定擰緊力的關(guān)鍵因素的應該是螺紋本身的結構和本質(zhì)質(zhì)量,如結構、材料、熱處理、表面處理、品質(zhì)控制等。

可見(jiàn),緊固件的失效主要表現在松動(dòng)、粘連、變形、脫絲、斷裂,導致被連接件固定不牢、解體、損壞,甚至引發(fā)交通事故,造成人員傷害、財產(chǎn)損失,如傳動(dòng)軸前部脫落,前端著(zhù)地將車(chē)輛撐起引起翻車(chē),轉向花鍵軸螺栓脫落引發(fā)轉向失靈等。緊固件在汽車(chē)結構中看似不起眼的小件,緊固件裝配卻是整車(chē)裝配的主要工作,且品種多,數量大,是影響整車(chē)裝配的重要因素,不可小視。

3、車(chē)用幾種防松螺母的比較

3.1普通六角頭螺母

普通六角頭螺栓、螺母生產(chǎn)批量大,技術(shù)成熟,成本低,仍將是汽車(chē)用緊固件的主流。多年來(lái),許多緊固件生產(chǎn)企業(yè)都在致力于螺紋防松的研究,也針對普通六角螺栓、螺母松動(dòng)問(wèn)題作了專(zhuān)門(mén)的分析,重點(diǎn)分析了普通六角頭螺母在制造環(huán)節影響預緊力的因素,影響預緊力的主要原因是牙形形狀、摩擦系數等,初步分析,對于普通標準螺紋,螺紋咬合時(shí)大部分載荷集中作用在第一、二牙的螺紋面上,不均布,并且摩擦系數離散性大(見(jiàn)圖1) ;使用者往往存在認識誤區,認為摩擦力越大越好。其實(shí)不然,摩擦副間的摩擦系數越小,軸向夾緊力越大,則緊固性能越好。按照摩擦系數的變化對擰緊效率及緊固度的影響呈“剪刀差”變化趨勢的理論,并通過(guò)試驗驗證,采用“中值”摩擦系數,即比現用螺栓、螺母摩擦系數小的,我們稱(chēng)之為小摩擦系數。而大批量生產(chǎn),所有件保持一個(gè)固定的數值是無(wú)法實(shí)現的,通過(guò)和供應商聯(lián)合設計公關(guān),改進(jìn)工藝,盡可能保持摩擦系數一般在合理的范圍內波動(dòng)。

3.2永不松動(dòng)螺母

許多企業(yè)生產(chǎn)的緊固件都宣稱(chēng)永不松動(dòng),如美國的DTFLOCK (施必牢)鎖緊螺母、日本的HARDLOCK(哈德羅克)鎖緊螺母、美國的DISC-LOCK防松墊圈、瑞典的NORD-LOCK防松墊圈等等。通過(guò)比較最終選擇對比試用小摩擦系數螺母進(jìn)行比較,DTFLOCK鎖緊螺母和日本的HARDLOCK鎖緊螺母。

1)DTFLOCK螺母

DTFLOCK螺母在內螺紋的牙底處有一個(gè)30°的楔形斜面,當螺栓、螺母擰緊時(shí),螺栓的牙尖就緊緊地頂在螺母的楔形斜面上,從而產(chǎn)生了很大的鎖緊力。由于牙形的角度改變,使施加在螺紋間接觸所產(chǎn)生的法向力與螺栓軸成60°角(見(jiàn)圖2),而不是像普通螺紋那樣的30°角,DTFLOCK螺紋法向壓力遠遠大于扣緊壓力,因此,所產(chǎn)生的防松摩擦力也就必然大大增加了。