螺栓摩擦系数对连接松动性能影响的实验研究

于俊辉，李维荣，许 昊

（中机生产力促进中心，北京 100044）

0 引言

螺栓连接是机械结构中最为普通的一种零部件连接方式。螺栓连接副的失效的主要标志可归纳为两类： 强度失效，即夹紧力下降到可以接受的水平以下，或螺栓夹紧力下降的极端情况，拉断或螺纹脱扣等；然而，更普遍的是随着使用时间越来越长，螺栓张夹力缓慢下降这一现象，即所谓的螺栓连接副松动失效。

导致螺栓连接松动的因素主要有： ①支承面压陷引起的松动： 螺栓头部或螺母支承面的接触压强大时，产生接触面塑性环状压陷。在使用中，随着塑性变形的继续发生，导致螺栓夹紧力减小，产生松动；②初始松动： 由于螺纹连接接触部分的粗糙、波纹、形状误差等产生的局部塑性变形在使用中由于外力的积累作用继续发生，从而导致了螺纹连接的初始松动，这种松动会在达到某种程度后停止；③螺母自动回转引起的松动： 在不考虑蠕变松弛的情况下，动态外部载荷是螺母产生回转的必要条件。美国弹性制动螺母公司（ESNA）的研究[1]认为，在外载的作用下，螺栓的共振会不断迫使螺纹面塑性变形从而引起螺栓张紧力的下降，当螺栓张紧力下降到某一临界值时，螺母开始向着脱离螺栓的方向转动，并最终引起螺纹连接的松动。目前此方面研究主要是在确定性载荷（已知方向、振幅、频率）基础上进行的。奥克兰大学的Nassar[2-5]等人利用数值模拟对螺栓连接松动相关特性（预紧力、螺距、螺栓通孔直径、螺纹公差、摩擦系数等）进行了研究。……