弹簧垫圈的功能与防松
《机械 工 程》
,
9 加
1,
地4
一
弹
簧 垫 的 功 能 周与 防松 傅
〔 摘
要 ) 根据螺 检 联 接的工作 原 理
,
德
明 /乙 : F
,:
弹
簧, ,
二
:
g
t :r
“
负垫 的圈 性 特松性 能
,
,
分
析 了弹 簧 垫 圈 的 功 及 能 其
“
防
当 载外 荷 尸 过 被通 联接件 用作 至J栓螺上
衬i
弹簧 蟹 圈不 但 不起防松作用
”之后
联
件 接 螺 进栓 步 伸 一 十长 △
:
。
色
:,
同时
反 而更 易松 动
这一 论 点 出提 了不同 看
。
被法联接 件 变 形恢 一复 △ 乙
理} a△,
:
。
根
据变 形协 原
调主
题
:词
弹赞垫 圈 度
刚
联簇
被联件接 件
卜 }△各 } 螺 栓 上总 的 作 力用 则 为。
。
尸
。二尸
,
,’
。~
~
十
2 尸一‘节 户 七一 1 rb
C
Z
,-
l )
气机 械 《 工 》1程 90 。年 第 l期 在圈 松 ?防
”“
弹 簧
垫
户
预在紧力 尸 作 用 下螺 栓 产中生 的 应拉
一
文 报 中道 了,
“
簧弹 垫 圈 但不 不
力
为a ( 相 应的 应 变 为。 )
‘
。
当 螺栓 外受 变载 ,
起
防 作 用 反松 而更 松动易的 点论 及相 应
的’ 介
荷且
外 载 荷 零 在 F到 变 间时 为
化C
, 应 其幅力a
. 试 结果验
,
从 而引 发 了对 于弹 簧圈垫 否 防能
,
的 学 松讨 论
这 术对深 入认 弹簧 识 垫圈的 作
.告 Q
(兴万气 一i 一
无 用疑是 有很 必 要的 全 功部 能,
乙
七
卞
七
昌(
2)
防
是松弹 垫簧 的 一圈 功 能 要理解 种 其功 能。
,
但
不 是
,其
就
从得螺 栓 联接
— 所 螺 以 中栓的 最 大 应力 为a
’式
巾a
载外 荷F 引起 拉的应 力
C
11
的工 作 原理 起
说+
a
芬( 二 一弃 竺
七z
-
一七
,
(
3 )在 外
载 荷 作用
.
一
、
弹
簧垫 圈 的 功分能 析
由 (式l) 下
、,
式 ( 2 ) 可见
螺栓 中 工的作 应 力 和 相 应 的 变: 应都
典和型 的 螺 栓联接 工 作 时 的变 形情 况如图
所 示1
。
联 接件 及被 联 接 件的刚 度有
关一
在
预 紧F , 力用作下
,:
,
联 接
螺 件栓
;
产
在 母螺与 被 联 接件 间加 上 垫 圈 ( 无 论 是
什么 圈 )后 垫 果如被 接 联件 保持 原 不样 变
,,
生
拉 伸 变各形
刚其度
:为,
则
联 接件 栓螺俐 工作 部分 加
长
,
圈垫也参 与
:
:F
乙/ 二tg r
‘
C‘
形变
:,
,
而因 变改 了联 件接的 刚 C度:
。
的值
;
被 联
件接 产中 生 压 缩的变 为形各
其 刚度 为尸
如
果 持 保 栓螺 的 工 长 作 及度 刚度
那 必C然 要 改 被变 接件联的 刚 度
不 变C
,
螺
栓 联
.
厂
_/
/
刚度接 的改变 变
,
,
。 意味着 即使保 持 螺 的栓 不
了了
食5
。
十
但 它 所
受 的F 及 力 。F 日 经都 改变 了 上 加垫后
圈
,
。\
…介
-〔
一力
由被 联 接 经 垫 圈件 传到,
螺
栓 上C
小
减:
一1
弹簧 圈 垫加 入
由式的
。(
使联
件接的 刚 在 F度 及F不 变的
,甲
一
饥“
.
,
1
可知)
,
钾
一
’
!
夕
条件} 下使 尸 愈 小 利
;
因 而
对螺 栓 的 强 度
C 有愈 ,小
,
由
式( 2) 和 ( )3 知可
口。
应
工图螺 拴联 接 工 作 时 的 变形 次情
力
幅
愈
,小
。氏、
小愈
,
对 提 高螺栓 的 疲
劳强 度有利
。因
此
,
弹 簧圈不垫仅有 防松 的.
为 接直 比较其 摩 擦阻 力矩 的 大 小
正确不 结的果
。,
‘
,
难 带 来免
能功
,
而
且 有提还 高螺 栓 疲 劳强 度 的功 能
二
、 圈垫防松 能 力分 析
\
,
比较 种各组 合 方式 防 松的能 刀 时应 该在
相 同的螺纹副
同相的受力条件
相 同,工
的 状 态 作 和样同的 摩 擦 件 下 进条 行析
可知
尸、
,
不 而在
应
。螺
栓 具 内有相 同 应 力的 条 件下进 行
,
由
分
,
上
于对 同 一 个螺
栓,
,
即 在 相 使同 的,
跳图3
尸
作用 下
。
在 同 不 组 的 合螺栓联 接中
由
其子 刚度 ; ( 或CC : ) 不 同
螺
栓上的 应
。
螺
性 刚 度改变 对 F 及F, 影 的
响
变
不同也
,
所以 用螺 栓 的 变 应 应 力 即来直
反接 映 擦摩阻 矩力 的 小大 是不 正 的确
万
.厂
、
一
甲甲
书
_
一
厂
刀图
。 2栓 刚度螺 对 F的 影
响丫
F
。 及 F
,,
一味全保
持 不螺 变 栓 度刚的变 化
图
螺 4栓联 接工 作时
对 于 同
样 螺 栓和的螺
,
母
来
说圈垫
,
,
,
不论是否 使 用 垫
圈
使 什用么 样
的
只 要预. 力紧 相等 或 螺 纹 之 间的 正压
力
2图表 示了 当 栓螺刚 度 C由
到C:
;
r( t g
)
变
F。
相 等是
,
,
其
的 摩间 擦 阻力矩 总 相是 的
但等
(t
g。
,:
, )时 对 预 紧力 F 及 总 载荷
,的
’
支承
接 触 面 间 的 摩擦阻 力 矩则 和不 同 的
影响
由图
可
贝
,
时此 螺 的栓应变 量虽 不然,
支
承面 况 有情
先
刀
D
支 承面间 的 摩 擦阻 矩力 可
:’ 变(色 二各
)
但由于 刚 度的 变 化已 使 F
如。若使 F 持保 不 变
,:・
用下 式 表
示:
及 。 发生F了 变 化
即
栓联 接 的螺 擦 摩阻力 则 外
:
矩 已发
变生 载化荷 F
,
.
T
2尸 e一f
,3
工
一 1 d急
4(
)z预 紧力 F 及 螺栓 刚的 度C,
r( t
gz
式中)
F ef
卜 代
一 擦 系数
摩
生 了 发 变 ( 图 3化 变)
,
要若 使 F 及 保F持 不。
,
此
时 的 外载荷 尸及 螺栓 刚度 也 生发了 变 。
4 )图 化(
总之
,:
栓螺 刚度 C 的 变
,化
支
面承间 的 作 用
力刀
d
会
:.
-
使
外 载 荷 发 生变 F化、
、
才 能
使 F保持 变不。 :
,
。
如
果事 先 测 得 未 CC 及
值那么 是
难很 做
、
。一
承面 支外的径一 支 承 面 的 径内e
即使 了及F 相
同
,
到 改在 变 了 之 C 再保 持 后b 和F 或 F’ 之 间
显
然
,
支 承面间 摩的.
等 比 关的 的系
,
所以
,
测用 量 邑的 大 来 小作
;
擦 阻 力矩 还 决定 支 于 承 内 面径 的 外 小
从大
支面 承情 况看
接接 件 触相 防松 比能 力最差
,
与
平 圈 或垫 母螺直 接与 被联
的优势 所 在
当
然,
。
,
簧弹 圈的 垫
D
,小
,
所以其
一旦簧 弹圈 不压垫死
,
,
, 其触接
面
,
。
积就 大 减小 大接触应 太力大
而且 会起引严重 偏载 产 永 久变形
。 ,
生局
部从 使而 支承
三
、
弹
簧 垫圈 防松 能 力 分析
。面
间 摩的阻擦力矩 重严下降
可
将 以 簧弹 垫圈视 一作个 两 端未 磨 经
平
在变 释 形 的放过 程中阻力
矩下 降度幅 小
,,
螺
纹 间 之的摩擦 。
的
单 圈 弹簧
的 它钢丝 是 矩形 截 的面
,
其
最1
而
承 支面间 的 摩擦 阻
大
缩 压 形 变量通 常 是钢丝 轴向 厚 度 多的 倍
。
力矩下 降较 大 是这使 用 弹 垫 簧圈的 点特 不
工
时 作簧 垫弹 圈 最 大的变形 量 决取于 轴螺栓 螺 母纹 螺间 的向轴 用力作。
使用弹 簧垫 圈时
面 积 没 有变化
。
变 形 , 释 使 螺放纹 间 摩的
擦向 外 载
荷
力 矩 和 支承 间面 正压力 下降 幅 很 大度而 接 触
所 摩擦以总 阻力 矩下 降 的幅
,
的
和总的 大小
—机* 号有 贾
台
一情般况 下
,
螺
栓联 接 在预紧 时 把 就
,
度 是 弹否 使 用 弹垫 圈簧时 更 些 大今 还 得 到不证 明
。
在
理论 至
h __
簧
垫圈 完全压 死在 没压有死 时 轴 作 用 向
与力弹簧 垫 的 轴圈向 变形 量 成线 性 关 (系如 图5 中 的
1 所示段
。
四
1
.
、
)
几点看
。
法
弹当 垫簧圈 压 死 后
,
,
若
由继 我于 们对 某 飞 机 制造 司公 作 所有关
、
续
加 增轴向压 7 弹了簧 垫 圈 钢丝 中 的 转扭应
,
不 再力增 加度 很
大,
,
在 总 上 体是 受压缩 ,
此时 的
图刚 5中
防
松 验试的 具方 法体
中
,条
件
,
、
测试
件条 过和
因而
其 向压轴缩 量 小 很如(
。程 等 具体
情 还况 不很清 楚
论
结
。仅
公 布从的 料资
的2段所 )示
时此 的 变 形 线和曲平 垫 圈或
尚
不足 以 得 出试验 果结 否是 完全 正 确 的
2.
使不用 垫 圈时 的 栓 螺 接 差 不联多
.r厂 三. ,
弹簧垫 圈 确的 存 着在 支承 面 小
,
,积
不
l
!
死们压泌
压
后死了
才 尸
压死时 接触 不良
偏 载严
重
.
,
接
表 触 面产
。易
甲
/
生 J 局部 永久变形 的 问题
因
此 弹 垫簧 在圈不
尸
/
压 死
状 态 使 用下是 不 合 适的
3.
在 用 使弹簧 垫。
\
对几
},
时圈最 在 好 死 压后 再加一 正点压
力弹
簧 垫圈在 常正应 范 围 变内 作工
,时.
,
可
以 减 小 力 幅应和 最 应 大
力
有利 于螺 的栓
图5
弹垫簧 圈变 形 状态
疲劳
度
强
4
.
管 尽 用弹使簧 垫 圈 松 时 效 果 是防 否 比
,从 弹
垫簧 圈的 变形 情况 分 可 知 垫析圈 在 压 死 之后
变形释 放
时, ,
弹簧
不
弹簧垫 用时 还要差圈这一 点上 有 同 不 法
看,
于由 冲击
、
振动 原等 因使
尚,需用正确 的验试给 证予明
,
是但 从
。防
量微的 变 形 量变化
一
导 会致螺
其间 即
的松角度
看这 并
不是一 种 好 防 的 方 法松。
应
纹
联 接 中 正压 力的 幅 度大 f降 摩 擦阻 刀 矩大 度 幅 降下弹 工簧作 状态 时 后的 联 刚 接度
,
,小。
,该
寻 找 一 种简 单易行 的 比较 理想 的靠 增 加 摩 擦 阻力矩 的 防 松方 法l
而
当弹簧垫 圈进入
于由弹 簧 刚度的远 比 压 配所 以相 同变形 的最释 放 使,
参
考文献
李景林
1 9 0
9,
.
弹
簧 圈垫防 松?(1 )
:
.
机
械 工 程
.螺 纹
联 接 正 压中力 的 降 下 幅 度大 减为 小
这
4
3
、
44
就 是
使 用弹 簧 垫 圈 螺的栓 联 接 在 松防功 能 上
‘编 辑 郭
;宏
)