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標題: 螺栓斷裂的真正原因是松動 [打印本頁]
作者: mtangzc 時間: 2010-9-2 11:58
標題: 螺栓斷裂的真正原因是松動
一般情況下，我們對于螺栓斷裂從以下四個方面來分析：
第一、螺栓的質量
第二、螺栓的預緊力矩
第三、螺栓的強度
第四、螺栓的疲勞強度
實際上，螺栓斷裂絕大多數情況都是因為松動而斷裂的，是由于松動而被打壞的。因為螺栓松動打斷的情況和疲勞斷裂的情況大體相同，最后，我們總能從疲勞強度上找到原因，實際上，疲勞強度大得我們無法想象，螺栓在使用過程中根本用不到疲勞強度。
螺紋緊固件的松動不是由于螺栓的疲勞強度：
螺紋緊固件在橫向振松實驗中只需一百次即可松動，而在疲勞強度實驗中需反復振動一百萬次。換句話說，螺紋緊固件在使用其疲勞強度的萬分之一時即松動了，我們只使用了它大能力的萬分之一，所以說螺紋緊固件的松動也不是因為螺栓疲勞強度。
螺紋緊固件損壞的真正原因是松動：
螺紋緊固件松動后，產生巨大的動能mv2，這種巨大的動能直接作用于緊固件及設備，致使緊固件損壞，緊固件損壞后，設備無法在正常的狀態下工作，進一步導致設備損壞。
* q( |. J Q% ~. j2 p1 P9 x6 b
受軸向力作用的緊固件，螺紋被破壞，螺栓被拉斷。
3 O- ]7 o) N$ d) i9 E. p
受徑向力作用的緊固件，螺栓被剪斷，螺栓孔被打成橢圓。
選用防松效果優異的螺紋防松方式是解決問題的根本所在：
目前，最先進和效果最好的防松方式是唐氏螺紋緊固件防松方式。唐氏螺栓在四輥破碎機上使用、在液壓破碎錘上使用，其強度都沒有增加，而螺栓不再斷裂了。
作者: 打雜大學生 時間: 2010-9-2 12:20
螺紋緊固件損壞的真正原因是松動
作者: 小衲 時間: 2010-9-2 12:56
百度來的：( I! N1 i+ g, s4 @. H; [4 v+ W# V
3 U. M( Z) P4 j6 A
什么是唐氏螺紋防松方式？' _- T" o9 D I
懸賞分：0 - 解決時間：2010-8-24 17:04
" G0 _* N; V1 G2 m3 H; N2 m唐氏螺紋同時具有左旋和右旋螺紋的特點。它既可以和左旋螺紋配合，又可以和右旋螺紋配合。6 F0 n) k2 K' \& \+ v+ C0 S3 v
聯接時使用兩種不同旋向的螺母。工作支承面上的螺母稱為緊固螺母，非支承面上的螺母稱為鎖緊螺母。使用時先將緊固螺母預緊，再將鎖緊螺母預緊。/ x. N/ l' o# V3 }7 A* X
在振動、沖擊的情況下，緊固螺母會發生松動的趨勢，但是，由于緊固螺母的松退方向是鎖緊螺母的擰緊方向，鎖緊螺母的擰緊恰恰阻止了緊固螺母的松退，導致緊固螺母無法松動。
1 Y; @* |' S" r唐氏螺紋緊固件利用螺紋自身矛盾，以松動制約松動，起到“以毒攻毒”的效果。它的發明標志著緊固件領域中的振松問題得到突破性的進展。
4 S) q0 O5 O- C Z# p7 Z d5 b3 I" D7 j# f# X% h: g
提問者： mtangzc - 一級最佳答案唐氏螺紋是由左旋和右旋兩種螺旋線復合在同一段螺紋段上，既有左旋螺紋的特點又有右旋螺紋的特點，既可以和左旋螺紋配合又可以和右旋螺紋配合。唐氏螺紋可以利用螺紋自身特點解決防松問題。 * H8 q0 _. R3 c" c0 H) G3 W
0 i2 P) x. Z0 h" G只是還有點疑問：外螺紋是左旋加右旋，這樣對螺栓強度的影響有多大？
作者: 603107044 時間: 2010-9-2 13:03
受教了、、、、、、、、、
作者: lubingquan 時間: 2010-9-3 10:58
回復 4# 603107044
6 f8 M7 C; H$ ]
5 H. E( @0 h3 D0 @ ]
! c: Y5 i) O) l# O% v2 o 唐氏螺紋緊固件比普通螺紋緊固件的最小拉力載荷低。7 s2 S6 u, @: `1 L
□□ 從表面上看，唐氏螺紋的螺紋副之間的受力面積減少了很多，便從抗拉實驗的結果來看，唐氏螺紋緊固件連接副的最小拉力載荷仍能達到同材質同規格普通螺紋緊固件最小拉力載荷的百分之八十以上，這是因為螺紋受力與其受力面積并無直接的聯系。
+ ~% n, C4 ^) C□□ 普通螺紋的各螺紋段之間受力非常不均勻，其第一圈螺紋受力33.1％，其第二圈受力22.5％，最后一圈僅受力1～7％。唐氏螺紋受力時，由于其受力面積較小，受力后容易變形，所以唐氏螺紋的各螺紋段之間受力較為均勻，其螺紋強度降低并不多。) S. P' a& ~/ Y: V |) ]- P
□□ 從螺紋各螺紋段受力情況還可以看出，用加厚螺母并不能提高其強度。
作者: denglde 時間: 2010-9-3 11:07
學習了 謝謝分享 呵呵
作者: mtangzc 時間: 2010-9-3 15:11
一般大家都會擔心螺栓的強度，實際上螺栓強度不是根本問題。3 N& t2 f' `# V% q; i0 x0 \
以一只M20×80的8.8級高強螺栓為例，它的重量只有0.2公斤，而它的最小拉力載荷是20噸，高達它自身重量的十萬倍，一般情況下，我們只會用它緊固20公斤的部件，也只使用它最大能力的千分之一。即便是設備中其它力的作用，也不可能突破部件重量的千倍，因此螺紋緊固件的抗拉強度是足夠的，不可能因為螺栓的強度不夠而損壞。3 E2 L2 \* G2 L9 C2 }/ p
螺栓的損壞還是由于振松而損壞的，即不松不壞，一松就壞。
5 w& Y; m# ?# `8 |; N2 ], @$ ^, ?1 ?螺紋緊固件松動后，產生巨大的動能mv2，這種巨大的動能直接作用于緊固件及設備，致使緊固件損壞，緊固件損壞后，設備無法在正常的狀態下工作，進一步導致設備損壞。
* z/ I5 Z' ^! |. G受軸向力作用的緊固件，螺紋被破壞，螺栓被拉斷。
6 L( b T0 K6 O受徑向力作用的緊固件，螺栓被剪斷，螺栓孔被打成橢圓。
9 M. u& n6 F, W4 Q# t以液壓錘為例。GT80液壓錘的重量是1.663噸，其側板螺栓為7套10.9級M42螺栓，每根螺栓的抗拉力為110噸，預緊力取抗拉力一半計算，預緊力高達三、四百噸。但是螺栓一樣會斷，據說有人準備改成M48的螺栓，根本原因是螺栓防松解決不了。5 i; K5 h' O% Z3 i& M/ W0 C7 }$ R
增加螺栓的規格和強度等級可以部分解決螺栓松動問題，這是因為螺栓的預緊力增加了，其防松效果必然會提高，但提高是有限的。
& \! L) c) K, M; }. {& [$ {目前唐氏螺紋的強度可達到普通螺紋強度的80%以上。
作者: mtangzc 時間: 2010-9-15 09:10
[attach]191713[/attach]
, a; I7 A$ I1 ~% z/ A" _2 |看看機械設計手冊中唐氏螺紋部分
作者: 石臼王者 時間: 2010-9-15 10:33
多謝樓主的好東西啊！！！！！
作者: 包工頭 時間: 2010-9-15 10:57
本帖最后由 包工頭 于 2010-9-15 11:04 編輯
; E# s4 w# {' j! s- e, Z# ?- s* G0 w- A, _1 `1 Q
我不是很贊同樓主的觀點！有些情況下就是疲勞斷裂，而不是松動！06年的時候我們幫兄弟單位搞的一臺油缸耐久試驗臺架，立柱用的M80×4的普通螺紋（本來打算用鋸齒螺紋的，領導說不好加工），由于比較長，加工起來很麻煩，結果有一件的螺紋的小直徑超差，還在一扣螺紋處有個扎刀的痕跡。當時時間緊用將就用了！3支缸66萬次的耐久試驗，第1支22萬做完了，臺架好好的，第2支還不到6萬次，立柱就斷了，是從扎刀的地方斷的，后來馬上給人家補加工了一件！大螺母和立柱不存在松動，扎刀處應力集中嚴重，疲勞強度降低，最終斷裂！
作者: 冷水黃金 時間: 2010-9-15 11:40
我不是很贊同樓主的觀點！有些情況下就是疲勞斷裂，而不是松動！06年的時候我們幫兄弟單位搞的一臺油缸耐久 ...
6 {( {2 h: m( Q$ O% N1 m包工頭 發表于 2010-9-15 10:57 
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) H; V5 ]7 Y8 n
例子多收集多學習了,謝謝
作者: 旋轉門 時間: 2010-9-15 20:40
緊固件看似簡單，其實里面學問很大的，涉及到材料，熱處理，以及裝配等方方面面。
作者: 堯天 時間: 2010-9-28 07:55
10樓所說的情況屬于產品有缺陷，一般產品有缺陷本身就不應該使用。樓主討論的是正常情況，無缺陷產品的斷裂，有缺陷的產品，特別是我們明明知道有某種缺陷的產品，一定會在缺陷處損壞，沒有討論的必要。 o5 Y4 W& p2 v* c1 L* U" q/ S
另外想問一下樓主，螺栓斷裂的原因除了松動還有哪些？
作者: 五民 時間: 2010-9-28 09:27
沒這么簡單吧，象是推廣的廣告詞，
作者: mtangzc 時間: 2010-9-29 09:14
本帖最后由 mtangzc 于 2010-9-29 09:16 編輯 ( h; Y2 v8 b1 r% c
% t' j5 Z4 h1 _& n2 u& I
螺栓斷裂的原因按出現的頻率分大體上有四種：1 k. D1 r/ f4 f) }. P$ l2 A. I7 I
第一、螺栓松動；
: Y! d& c6 W. I- j, I+ ]- P第二、螺栓在預緊時損傷，使用時斷裂；
' @2 W$ W+ F2 J9 G第三、螺栓質量存在缺陷；
% X" @; P) c2 S3 f3 s4 l! |9 K. o第四、螺栓的疲勞強度。
* E z! |( X- q) i7 t- H7 K) J2 M需要說明的是，目前螺栓松動問題難以解決，一般緊固螺栓時都認為擰得越緊越好，因此超擰現象非常普遍。
作者: 英武殿大學士 時間: 2010-10-11 09:54
回復 5# lubingquan
3 Y8 X% _6 K4 D$ M" i7 r6 ? N% b* K1 `$ n2 T% {% _ c A, ]
# B! I" E( J3 A- A3 r) _& D5 A! u
謝謝解說了，有公式輔佐證明嗎？期待您更加精彩的解說
作者: 英武殿大學士 時間: 2010-10-11 10:05
回復 10# 包工頭
5 N- P+ N0 _ }7 I
7 h0 [) d3 T8 z0 v- T# G& {! Z, U( ?$ P7 X; n# `
這種問題是不是不同的設備會有不同的答案呢？而且你說的情況有點像是徑向力拉斷的，和疲勞強度有關系是必須的。如果是軸向拉力那么和疲勞強度就沒有多大關系了，這是我的陋見，我是名大二的學生，見識不多，如有誤解大俠的意思見諒了
作者: 包工頭 時間: 2010-10-11 10:50
回復 18# 302804834 * [- B3 V& i% E6 k6 ~+ r* N
) V. r# a' k$ L- E9 a
1 d- k8 p4 I0 r1 x* M R 螺紋聯接出現徑向力破壞的我還沒有件過（算我孤陋寡聞吧），一般有預緊力的聯結失效形式往往是疲勞失效，我現在搞的另一臺油缸耐久試驗臺架主要受力方向也是軸向受力，還是用螺紋連接，每支油缸做22萬次耐久，共3支，試驗臺架至少要經得起66萬次的考驗，而且振動也大。我用的是鋸齒螺紋聯接（壓力機4根立柱上一般用鋸齒螺紋）。螺紋聯接方面的知識《機械設計手冊》講得不夠詳細，建議看一下小鬼子的《螺紋聯接發理論與計算》中譯版，圖書館應該有，壇子里也有！
作者: 英武殿大學士 時間: 2010-10-11 11:23
回復 19# 包工頭
8 y: {" b3 } c- A7 I: h1 a9 ^8 a; b3 T% Q9 T5 V4 f
4 X4 o/ _+ Y. y5 q
謝謝指教了，我待會去圖書館查查看看，呵呵，謝謝了！
作者: jswxxpb 時間: 2010-10-19 19:28
學習了 謝謝分享 呵呵 4 J7 ]+ s( d+ C' v% z7 h# u4 D
作者: 堯天 時間: 2010-11-15 09:06
螺紋的松動實際上是徑向力和軸向力共同作用的結果。如同我們撥酒瓶塞子，如果我們光用軸向力是撥不下來的，或者說是非常困難的，一般的做法是一邊撥一邊旋轉，這樣就容易多了，而這種旋轉的力就是徑向力。
3 @. `2 }; [1 r4 o螺紋在振動時其松退力是小于摩擦力的，但是螺紋為什么仍然會松動，這是因為徑向力的作用。: k- a! A( Y7 ^# s
從螺紋松動的機理上來說，螺紋在受軸向力的作用之下，由于螺栓受力會產生縮頸，即螺栓的直徑會縮小，這樣螺栓和螺母之間就有了相對的移動，又因為螺栓同時受徑向力的作用，當受力消除時，螺栓與螺母之間的移動不能恢復到原來的位置，這樣就產生了微小的松動，這種松動反復積累就會導致螺母最終松脫。如果螺栓不受徑向力的作用，螺栓縮頸后是可以恢復到原來位置的，因此，軸向力是螺紋松動的條件，徑向力是螺紋松動的根本原因。
; p, Y/ |2 q# e2 S$ P2 K2 U還有一種解釋螺紋松動的理論，認為螺紋松動的原因是螺紋副在松動中瞬間摩擦力會消失，當然這是軸向力作用的結果。如果沒有徑向力的作用，外力消除后，螺紋副會恢復到原來位置。但在摩擦力消失瞬間，由于徑向力作用，螺母發生微小會松退，而這種微小松退的結果會導致螺紋最終松脫。
q3 P/ v& i: |/ m! e以上兩種關于螺紋松機理的分析都是書上專家之言，我比較贊同第一種說法，即螺栓產生縮頸的說法。第二種說法，即摩擦力瞬間消失的說法對有些情況是說不通的，因為有些防松方法中，摩擦力是無法消失的。
' r6 n- r5 M( f4 A$ C0 f總之，目前理論上還無法取得一個公式，說滿足這個公式，螺紋便不會松動。因此螺紋防松問題任重而道遠。
作者: 642093071 時間: 2011-11-13 14:09
包工頭 發表于 2010-9-15 10:57 
% P- R7 V" y) A3 W2 J
我不是很贊同樓主的觀點！有些情況下就是疲勞斷裂，而不是松動！06年的時候我們幫兄弟單位搞的一臺油缸耐久 ...
說的有道理。樓主說的：“產生巨大的動能mv2“，是指什么，m是指被緊固零件的質量吧，樓主又提到螺栓自身的質量。
, Z3 D S& ?% w5 G5 U, G& Z5 B
作者: 冷晴 時間: 2011-11-17 13:01
高手眾多 受教 期待下次能收獲更多
作者: 竹香飄起 時間: 2011-12-17 15:46
好呀，學習了，知識無窮盡
作者: frazil 時間: 2012-1-5 19:29
比較贊同這里的部分觀點，我們也遇到過這種問題，我當時也是用這種思路解決的
作者: choeyee 時間: 2012-1-7 19:59
寫的很好！補充下：在高溫下下工作的密封螺栓還還應該考慮高溫蠕變導致的松弛。這也是要算到預緊伸長里面的。而且高溫蠕變可能導致螺栓的徹底失效，所以也是校核螺栓壽命的一個方面。
作者: choeyee 時間: 2012-1-7 20:06
螺栓松動后如果在軸向收縮并且再度與螺紋孔上螺紋扣合，是會產生很大的應力沖擊波。這種情況在帶預啟閥的閥桿上很常見。
作者: 浮水雨滴 時間: 2012-2-17 22:11
學習了，知識無窮盡 # e7 i: r8 a3 g8 m# W+ O% j8 c* e
{:soso_e179:}
作者: qq348167586 時間: 2012-2-18 23:40
lz 您也太有才了！ 實風趣啦
作者: 阿充 時間: 2012-3-30 16:06
都說的好客氣的,那么螺栓就不用分等級了
作者: lxxandgx 時間: 2012-10-15 12:38
: z4 ^6 B" c! ~$ L( j0 N+ @
學習了 謝謝分享 呵呵
作者: 359085935 時間: 2012-10-26 13:12
確實，其實不光是螺栓斷裂，有很多設備的損壞都連接部位的松動有很大的關系
作者: 廖勁松 時間: 2012-11-4 14:27
說的很對,難加工吧,這種唐市螺紋& H# N8 n! [; P4 e5 `
作者: yinzengguang 時間: 2013-2-15 19:28
學習啦！
作者: scanpt 時間: 2013-2-18 22:31
感覺很有道理哦
作者: chenyg5036 時間: 2013-3-18 16:55
學習了
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