螺纹自锁原理及松动失效原理剖析——内嵌公式计算

在前面的章节中，已经介绍了螺纹连接的前两种失效模式1）因载荷过大造成的螺纹连接失效；2）因材料蠕变造成的螺纹连接失效。下面对第三种失效形式因松动引起的螺纹连接失效进行剖析。因涉及到到公式计算，考虑部分字幕输入的准确性，部门内容采用word截屏的方式（图片）形式进行展示。

根据螺纹基础知识可知，多线螺纹一般用于传动，而单线螺纹一般用于连接，因此，在实际的装配生产中几乎所有的联接螺纹紧固件都是单线螺纹，这也与其受力情况和自身具备自锁性相符的。在静载荷作用下，螺纹连接都能够完成自锁，为了研究方便，以常使用的三角形螺纹为分析对象。首先对配合螺纹进行受力分析，图（1）指的是螺母在拧紧过程中的受力情况，此时滑块沿着斜面上升，受到的动摩擦力沿斜面向下；图（2）指的是螺母在松脱过程中的受力情况，此时滑块沿着斜面下降，受到的动摩擦力沿斜面向上。

图1 拧紧过程

图2 松脱过程

通过上述分析，在正常连接中，螺纹存在自锁功能而不会出现松脱，但是在很多时候特别是应用在运动的机械设备中，在冲击、振动或变载荷的情况下，配合螺纹处之间不可避免的发生径向或轴向的窜动，此时会引起配合螺纹间轴向压力衰减，螺纹副间的摩擦阻力会瞬时间减小甚至消失。如果这种情况反复出现，经过一定的周期后相互配合的螺纹就会出现松脱甚至发生脱落的现象，螺纹连接发生失效。另外，对于螺栓组连接，如果装配过程中不注意拧紧次序或拧紧程度，会使得各螺栓受力不均匀，这种情况在受到外载荷的作用时，容易造成螺纹连接的松动。

通过前面三节的分析可见，螺纹松脱是引起螺纹失效最常见的形式。

来源：机械科技风