竇金峰，韓寶林，宋廣偉，杜三偉

河南電力器材公司，河南 漯河 462000

0 引言

螺紋連接能夠獲得很大的連接力，具有互換性，又具有便于拆裝、成本低的特點(diǎn)，因此在電力輸配電鐵塔上得到了廣泛的應(yīng)用。但是隨著電力輸配電鐵塔正朝著高速、大功率的方向發(fā)展，對(duì)電力輸配電鐵塔緊固件的松動(dòng)和防松問(wèn)題提出了更高的要求。

1）螺紋緊固件的性能能被預(yù)知，并且離散度?。?）擰緊力矩與螺栓伸長(zhǎng)的關(guān)系是準(zhǔn)確的、穩(wěn)定的；3）螺母的要求是不會(huì)發(fā)生松動(dòng)和咬死的現(xiàn)象。

1 電力輸配電鐵塔緊固件的松動(dòng)原因

1.1 初始松動(dòng)

在擰緊緊固件之后，緊固件在工作的過(guò)程中，各個(gè)接觸面會(huì)隨著工作過(guò)程中的振動(dòng)進(jìn)一步減少不平度和微觀粗糙程度。緊固件與連接件的接觸面被壓陷導(dǎo)致緊固件的連接狀態(tài)發(fā)生改變，導(dǎo)致預(yù)緊力喪失，出現(xiàn)緊固件松動(dòng)的現(xiàn)象。這種出事擰緊狀態(tài)所引起的松動(dòng)稱為初始松動(dòng)[2]。

1.2 壓陷松動(dòng)

如果電力輸配電鐵塔緊固件的連接面上施加的壓力過(guò)大時(shí)將會(huì)倒是連接面的表面會(huì)產(chǎn)生塑性的環(huán)狀壓陷。如果這種壓陷不斷地加強(qiáng)的話將會(huì)導(dǎo)致緊固件預(yù)緊力的喪失，出現(xiàn)緊固件松動(dòng)的現(xiàn)象。緊固件的壓陷是必然現(xiàn)象。避免這種壓陷產(chǎn)生的松動(dòng)的主要方法有兩種：一種是增加緊固件上安裝一個(gè)法蘭；另一種方法是在連接面之間安裝一個(gè)具有較高硬度的淬硬墊圈。

1.3 緊固件自松

經(jīng)驗(yàn)表明，螺紋連接松動(dòng)最常見的失效原因是自松，引起松動(dòng)的最頻繁的原因是自松。自松的機(jī)理[3]：

在緊固件的連接中，緊固件與連接件的接觸面之間存在摩擦力。因此緊固件的松動(dòng)需要克服二者接觸面上的摩擦力，所需要的力矩為M1：

作用于螺栓或螺釘上的預(yù)緊力，也稱軸力或夾緊力；d2為螺紋中徑；ρ為三角形螺紋摩擦角為螺紋接觸面之間的摩擦系數(shù)；β為牙型半角；α為緊固件螺紋螺旋線升角。

緊固件被擰緊后，與連接件的接觸面上產(chǎn)生的摩擦力附加力矩M2為：

式中：μ2為緊固件與被連接件接觸面之間的摩擦系數(shù)；D2緊固件(接觸面)的平均直徑。

當(dāng)緊固件連接開始的松動(dòng)時(shí)，需要克服的摩擦力的力矩M為：

由公式（3）知道，只有在摩擦力總力矩M等于或小于零的情況下，緊固件才會(huì)開始松動(dòng)。在緊固件的連接中在受靜載荷時(shí)，其摩擦角ρ始終大于升角α（滿足自鎖條件），因此公式（3）括號(hào)內(nèi)的總值不會(huì)等于或小于零，因此摩擦力總力矩M將不會(huì)小于等于零，因此緊固件不會(huì)松動(dòng)。這種松動(dòng)方式成為緊固件的自松。緊固件在不斷地震動(dòng)過(guò)程中接觸面的摩擦阻力逐漸減小，緊固件逐漸從細(xì)微的松動(dòng)到最后完全松脫。

2 防松措施

電力輸配電鐵塔緊固件的松動(dòng)問(wèn)題一直是人們研究的熱點(diǎn)問(wèn)題，人們經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出了很多緊固件防松動(dòng)的方法。這些方法總結(jié)起來(lái)主要有摩擦放松方法，直接鎖住、破壞運(yùn)動(dòng)副關(guān)系和粘結(jié)等方法。

2.1 摩擦防松

1）控制預(yù)緊力

這種方法的原理是利用螺紋的自鎖條件來(lái)保證不喪失預(yù)緊力來(lái)防松。這種方法利用當(dāng)時(shí)螺紋的自鎖條件，不需要改變螺栓、螺母的結(jié)構(gòu)。在一些場(chǎng)合中可以在安裝現(xiàn)場(chǎng)直接通過(guò)帶測(cè)力裝置的安裝機(jī)測(cè)試緊固件的控制預(yù)緊力。常用的方法有采用測(cè)量螺栓應(yīng)力或應(yīng)變形的方法來(lái)測(cè)定預(yù)緊力。

2）有效力矩型緊固件

有效力矩型緊固件的特點(diǎn)是在緊固件上增加一個(gè)不隨外力變化的有效力矩。全金屬有效力矩型鎖緊螺母主要包括3類，一類是通過(guò)螺母體的變形來(lái)引起螺紋的變形，從而產(chǎn)生由于內(nèi)外螺紋局部的干涉而產(chǎn)生有效力矩；另一類是通過(guò)將有效力矩部分剪薄、收口或者是開槽收口的方法；第三類方法是通過(guò)在螺母體內(nèi)嵌入金屬?gòu)椥栽姆椒?，利用這種方法外螺紋迫使彈性元件變形，從而產(chǎn)生有效力矩。帶尼龍嵌件的防松緊固件的工作原理是通過(guò)尼龍柱本身的彈性作用將會(huì)與內(nèi)螺紋緊密地結(jié)合在一起，尼龍緊固件嵌入在螺釘桿部的橫向孔內(nèi)。

3）使用墊圈

目前主要使用的墊圈類型包括彈性墊圈、彈簧墊圈和平墊圈3種。彈性墊圈通過(guò)緊固件擰緊的過(guò)程中將它扭曲的齒壓平這種方法來(lái)壓緊螺紋副軸身。彈性墊圈會(huì)出現(xiàn)劃傷零件表面的現(xiàn)象，但是在某些情況下劃破零件表面是有利的，比如說(shuō)劃破表面涂漆的零件上的接線柱，可以保證導(dǎo)電性。平墊圈主要是通過(guò)增加接觸面的摩擦系數(shù)，增加接觸面摩擦力，從而防止緊固件松動(dòng)

2.2 其他的方法

1）直接鎖住

這種方法是指在緊固件安裝好之后，為了防止松動(dòng)，再在它們上面安上止動(dòng)元件。目前常用的止動(dòng)元件有：開口銷、串聯(lián)鋼絲和止動(dòng)墊圈等。

2）破壞運(yùn)動(dòng)副關(guān)系

這種方法是指一種通過(guò)破壞堅(jiān)固件的形狀，從而使緊固件不能按照螺紋的方向與緊固件嚙合，將原先的運(yùn)動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)關(guān)系破壞的方法。常用的破換運(yùn)動(dòng)服關(guān)系的方法有：欲拆卸，使用較大的扭矩將螺母擰出。

3）粘結(jié)

這種方法是利用膠液堅(jiān)固件與連接件粘合在一起，通過(guò)膠液的緊固作用來(lái)避免緊固件的松動(dòng)。這種方法連接的緊固件要通過(guò)施加總偶的力矩來(lái)拆卸。

3 結(jié)論

緊固件防松技術(shù)正日益地受到人們的重視，已經(jīng)受到越來(lái)越多的關(guān)注。緊固件研究、生產(chǎn)和使用者正在通過(guò)實(shí)驗(yàn)不斷地發(fā)展新的緊固件防松技術(shù)以及開發(fā)新的防松緊固件產(chǎn)品。

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