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            专家有话说〡横向振动验证防松性能的案例分析

            专家有话说〡横向振动验证防松性能的案例分析

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                 《专家有话说》为兹懋新增的开放式学习型态,由兹懋特邀专家对近期热度较高的技术文章进行评读/品读,旨在帮助大家更好的理解原文作者的表达,从而对紧固技术有更清晰深入的认识。




            本文对《使用带弹簧垫圈螺栓固定不防松问题改进》主要观点进行分析和说明,原文请点这里

             

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            点评:
            本文对弹簧垫圈的防松性能通过横向振动试验台进行测试,试验采用对比方案,分别对法兰面螺栓,法兰面螺栓+平垫圈组合件,法兰面螺栓+弹簧垫圈+平垫圈组合件。

            弹簧垫圈本身的承载力比较低,按照标准试验要求M12的弹簧垫圈试验力为30KN,这个力会低于正常M12,10.9级螺栓的预紧力,螺栓拧紧后弹簧垫圈会完全压平,只有预紧力衰减到弹性力以下才能起到一定的弹力补偿作用。

            使用弹簧垫圈还会出现拧紧的时候弹簧垫圈被旋出的现象,我们曾经对驱动桥轴承盖采用弹簧螺栓进行拧紧试验,螺栓一直拧紧到断裂,发现部分弹簧垫圈会在拧紧时候旋出,拧紧曲线如下图,出现弹簧垫圈旋出的曲线会有发生曲线异常。

             



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            点评:
            从横向振动试验结果可以看出采用弹簧垫圈的螺栓比法兰面螺栓防松效果要差,螺栓加平垫圈的组合件防松效果也比法兰面螺栓的防松效果要差。

            通过本三组对比试验可以看出,弹簧垫圈的外径比法兰面螺栓外径要小,在拧紧时候出现法兰面端面与弹簧垫圈结合面之间产生转动,因此结合面之间的摩擦力矩就会减小,理论上会降低防松效果,还容易出现垫圈跟转,不跟转的情况。法兰面螺栓与弹簧垫圈、平垫圈等组合以后会增加零件,同时增加接触对,从而会引起更大的嵌入损失,也就是说会增加扭矩或预紧力的衰减,理论上也会降低防松效果。


            目前兹懋有专门用于横向振动的试验台——横向振动测试试验机,如图,可依据DIN 65151,ISO 16130,DIN 25201-4,GB/T 10431标准,模拟螺纹紧固件联接件受到外加横向载荷时的松动性能。

            兹懋横向振动测试试验台配有可调节振幅的驱动装置,用于横向载荷的力值传感器,高精度位移传感器以及可根据螺栓尺寸更换的测量夹紧力和螺纹摩擦力的传感器,功能丰富,并可自动找寻振松的参考振幅和频率。
            兹懋横向振动试验台



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            点评:
            本文作者列明了一些标准中对于弹簧垫圈的谨慎使用的说明。

            目前有一些同行了解到德标、日本标准、ISO标准对于弹簧垫圈已经进行了作废,也从侧面说明了弹簧垫圈不仅不能起到防松效果,而且还会带来诸如损伤精加工面等一系列的问题。

            但是对于受力相对较小的部位,如电气连接中的接线端子,为了保证接触良好,需要有一定的防松作用。由于此处受力不大,弹簧垫圈的弹性范围内已经足够满足受力要求,同时考虑弹簧垫圈的成本低廉的特性,因此在电气连接中还是有一定的应用。

            对于标准作废的问题,我们也进行了初步的查询,发现德标DIN127-87已经作废,JIS标准目前还有最新的2018版本,说明JIS标准中弹簧垫圈这一标准应该还是在现行状态。对于标准的作废情况,大家可以留言讨论,并提供相关的作废证据说明,以便和同行分享和普及。



            总结:
            本文通过实际试验对比了弹簧垫圈的防松效果,更加有力的说明了弹簧垫圈在防松方面效果是欠佳的。

            更加印证了网络上,特别是国外对弹簧垫圈的防松性能效果较差的论断,能够给大家设计时候,特别对于预紧力比较大的场合,避免采用弹簧垫圈提供了依据和参考。

             

             

            扩展阅读:德国SCHATZ?横向振动试验系统 (Vibration System)

             

             

             

            关于兹懋 (原兹韦克中国的紧固技术业务单元)

                  作为德国领先紧固技术在中国的代言人,旨在通过引进最先进的紧固技术助推中国先进制造业的发展。兹懋是来自德国的Kistler Remscheid (原Schatz)、ECM Datensysteme、AFS先进连接技术研究所驻中国的全权代表机构。提供源自德国的螺纹紧固连接检测、校准、分析的仪器设备,以及紧固连接全寿命周期的解决方案,并定期举办专业的紧固培训研讨会,深受业内好评。


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