为什么螺栓会松动？什么是预加载？

根据螺栓松动会产生螺栓在使用中的一些影响，一个松动的螺栓可能会使整个生产工厂陷入停顿，并使公司损失数千人民币甚至上万不等，另外松动的螺栓也会造成工厂的的安全隐患。那么，螺栓松动的主要原因是什么？从广义上讲，有自发松动、自动松弛、疲劳松动等原因。
螺栓松动的5个原因
01
拧紧不足
      拧紧不足或假拧紧的螺栓本来就是预紧力不足，如果再出现松动，接头便没有足够的夹紧力将各个部分固定在一起。这可能导致两个零件之间横向滑动，螺栓就会受到不必要的剪切应力，最终可能导致螺栓断裂。
02
振动
      对螺栓连接在振动下的试验表明，许多小的“横向”运动导致连接的两个部分相互运动，同时螺栓头或螺母与被连接件也会产生运动。
     这些重复的运动会抵消螺栓和被连接件之间的摩擦。最终，振动将导致螺栓的螺纹上“旋转松开”，接头失去夹紧力。
03
嵌入

     设计开发螺栓张力的工程师允许有一段磨合期，产生一定的预紧力损失，在此期间，螺栓的紧密度会出现松弛。

     这种松弛是由于螺栓头和（或）螺母、螺纹及被连接件结合面之间嵌入造成的，并且可以在软材料（如复合材料）以及硬质抛光金属都会发生。

     如果接头设计不当，或者在开始时螺栓未达到规定张力，则接头的嵌入可能导致夹紧力损失而达不到所需的最小夹紧力。
      结合面之间存在微观的凹凸不平，在拧紧后螺栓预紧力作用下就会产生凸点压溃，永久塑性变形，从而螺栓的夹紧长度会降低，最终导致螺栓的预紧力下降。
04
垫片蠕变和热膨胀

      许多螺栓接头在螺栓头和接头表面之间包括一个薄而软的垫圈，以密封接头，防止气体或液体泄漏。垫圈本身也起到弹簧的作用，在螺栓和接合面的压力下回弹。

     随着时间的推移，尤其是接近高温或腐蚀性化学品时，垫圈可能会“蠕变”，这意味着它失去弹性，导致夹紧力的损失。
     如果螺栓和接头的材料不同，由于环境快速变化或工业循环过程导致的温度差异过大，会导致螺栓材料迅速膨胀或收缩，可能会使螺栓松动。
05

冲击

     冲击-较大冲击载荷超过螺栓预紧时摩擦力，产生滑动。

     来自机械、发电机、风力涡轮机等的动态或交变载荷可导致机械冲击——施加在螺栓或接头上的冲击力——导致螺栓发生相对滑动。
     就像振动一样，这种滑动最终会导致螺栓松动，甚至冲击往往在设计接头连接时候还未考虑到这么大的载荷。
什么是预加载?

    在工程中具有多种含义的术语。一个是紧固件在最初拧紧时产生的张力(载荷)，当螺栓伸展时，螺栓和螺母之间的部件压缩，从而增加所谓的夹紧负荷，直到紧固过程结束。
螺栓松动的危害

01

法兰泄漏

02
风机转子与机舱分离脱落

03

船舶发动机震动连接螺栓脱落

     船舶发动机震动连接螺栓脱落，并随着船舶滚动，造成设备的进一步损坏。



     在螺栓连接中，拧紧螺母实际上会使螺栓伸长，就像拉动弹簧一样。这种拉力，或者说张力，会产生相反的夹紧力，将被连接件的两部分紧密的固定在一起。如果螺栓松动，夹紧力就会减弱。

     松动的螺栓不仅仅是一个令人头疼的麻烦。如果接头没有迅速重新拧紧，就可能开始泄漏液体或气体，螺栓可能断裂，设备可能损坏，或可能发生灾难性事故。


总结

     “最好的防松是保证预紧力足够，不会使接头产生滑动、开口等问题”。



      以上分析可以看出由于预紧力不足或降低导致松动的原因就达到了3个，因此需要特别控制螺栓的预紧力来控制松动的风险。



     只要预紧力足够满足要求，只要不是太短的夹紧长度（如lk≥3d），即使存在一定的振动载荷，螺栓一般也不会自松动。



     良好的螺栓连接设计、适当的夹紧力开发和适当的螺栓防松装置相结合，可以可靠地固定螺栓连接，以应对这里提出的许多松动挑战。



     一个好的螺栓连接将被设计成适当尺寸和类型的螺栓和螺母，并指定最佳的张力，以达到保持连接完整性所需的夹紧力。



     在应用中，适当的夹紧力要求每个螺栓中的张力（预紧力）达到正确水平，并在整个使用寿命期间保持在该水平。



     因此在螺栓上保持适当的张力是至关重要的，可以在设计时候采用超声波来测量螺栓的轴力，保证螺栓的预紧力达到设计要求。

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