彈簧墊圈究竟能不能防松？

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發(fā)表于 2023-10-27 10:53:04 | 只看該作者 |倒序瀏覽 |閱讀模式

彈簧墊圈究竟防不防松？

彈簧墊圈防松原理

彈簧墊圈的防松原理是在把彈簧墊圈的壓平后，彈簧墊圈會產(chǎn)生一個持續(xù)的彈力，使螺母與螺栓的螺紋連接副持續(xù)保持一個摩擦力，產(chǎn)生阻力矩，防止螺母松動。同時彈簧墊圈的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)。

彈簧墊圈的防松效果怎么樣？

彈簧墊圈在一般機(jī)械產(chǎn)品的承力和非承力結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛，其特點是成本低廉、安裝方便，適用于裝拆頻繁的部位。但是彈簧墊圈的防松能力很低！尤其在目前歐美各國要求高可靠性產(chǎn)品中采用率極低，特別是重要的承力結(jié)構(gòu)連接部位早已被拋棄好多年。我們國家在軍工方面還有部分應(yīng)用，但已改進(jìn)為不銹鋼材料。據(jù)說，鋼制彈簧墊圈在CASC早就是被禁止使用了！也說是很不安全，原因有兩個：一是漲圈，二是氫脆。

彈簧墊圈防松案例

車橋主減速器與橋殼的連接使用10.9級M16×100螺栓，擰緊力矩為（280+20 ）N·m，使用高精度電動擰緊機(jī)擰緊。在有彈簧墊圈和沒有彈簧墊圈兩種狀態(tài)下檢測螺栓擰緊過程中力矩隨轉(zhuǎn)角的變化。對比力矩轉(zhuǎn)角曲線，發(fā)現(xiàn)在有彈簧墊圈的情況下，一直有約10N·m的預(yù)緊力矩；而沒有彈簧墊圈的情況下，螺栓在力矩顯著上升前，力矩處于0N·m狀態(tài)。

以此推斷用約10N·m的螺栓預(yù)緊力矩就可以將彈簧墊圈完全壓平。再通過用數(shù)顯扭矩扳手檢測，發(fā)現(xiàn)螺栓扭矩還未達(dá)到20N·m，彈簧墊圈已經(jīng)完全被壓平，驗證了上述推斷的正確性。

分析以上兩點說明，彈簧墊圈只能提供10N·m的彈力，而10N·m的彈力對于280 N·m的螺栓預(yù)緊力矩來說可以忽略，其次，這么小的力，不足以使彈簧墊圈切口處的尖角嵌入螺栓和被連接件表面。折卸后觀察，螺栓和被連接件表面都沒有明顯的嵌痕。所以，彈簧墊圈對螺栓的防松作用可以忽略。

另外，在螺栓與被連接件之間增加一個墊圈，如果墊圈質(zhì)量有問題，相當(dāng)于給螺栓連接又增加了一個安全隱患。

綜上所述，當(dāng)螺栓扭矩較大時（大于200N·m），用彈簧墊圈給螺栓防松的方式弊大于利。為此，在沖擊、振動和變載的作用下，預(yù)緊力可能在某一瞬間消失，連接有可能松脫。

同時，美國宇航局（NASA）也發(fā)現(xiàn)了開口彈簧墊圈的問題，在NASA標(biāo)準(zhǔn)中在鎖緊螺母一章中，這樣寫到：“典型的螺旋彈簧墊圈…在螺栓緊固的時候起到彈簧的作用。可是，當(dāng)螺栓被完全緊固的時候，墊圈一般來講是變平了。在這個時候，完全可以將它當(dāng)作一體平墊圈，它的鎖緊功能根本不存在。總而言之，這種類型的鎖緊墊圈對于鎖緊而言，一無是處。”原文節(jié)選，參見下圖。

不過也有專業(yè)人士表示不認(rèn)同這種說法。大家怎么看？