机械装配中螺纹连接的防松技术及钳工操作规范研究

引言

本研究旨在深入探讨机械装配中螺纹连接的防松技术及钳工操作规范，通过分析螺纹连接松动的原因，研究各类防松技术的原理、适用场景及效果，同时规范钳工在螺纹装配过程中的操作行为。这对于提高机械装配中螺纹连接的可靠性和安全性，保障机械产品的正常运行，减少因螺纹连接松动引发的故障和事故，具有重要的理论和实践意义。

一、螺纹连接松动的原因分析

（一）非旋转松动原因

非旋转松动主要与界面接触特性和材料特性密切相关。在界面接触特性方面，表面嵌入是表面微凸体的局部塑性变形。预紧力施加后，即使未超过材料屈服极限，微凸体也可能被挤压变平并发生局部塑性变形，局部塑性应变随时间累积导致蠕变行为，进而引发预紧力下降。在产品服役过程中，螺纹连接承受工作载荷，部分挤压的微凸体可能继续塑性变形，工作载荷消失后无法恢复原接触状态，也会导致预紧力下降。微动磨损是表面微凸体在小振幅振动下粘着物脱落的现象。预紧力加载后，内外螺纹不可能完全接触，微凸体可能嵌入对方凹形区，在周期性外力作用下发生往复微滑移运动，导致粘着物脱落和预紧力损失。应力再分布是接触界面应力分布和大小发生改变的过程。在周期性横向振动下，螺纹面和端面的接触应力分布发生变化，导致预紧力下降。在材料特性方面，蠕变是材料内部应力未超过屈服极限时，因恒应力引起塑性应变累积的现象；应力松弛是应力未超过屈服极限但缓慢下降的行为；塑性变形是材料内部应力超过屈服极限导致的变形，这些都会导致预紧力下降。

（二）旋转松动原因

旋转松动是由于内外螺纹受到振动、冲击等载荷作用而产生相对转动，导致预紧力下降。在振动或冲击环境下，螺纹连接间的摩擦力会发生变化，当摩擦力不足以抵抗外力时，内外螺纹就会发生相对转动，从而使预紧力逐渐减小。

二、机械装配中螺纹连接的防松技术

（一）摩擦防松技术

1. 弹簧垫圈防松：弹簧垫圈在一般机械产品的承力和非承力结构中应用广泛。其工作原理是被拧紧的螺母压平后产生弹力，使螺纹副间保持一定压力，从而起到防松作用。垫圈斜切口尖端应逆着螺母旋松方向，以阻止螺母反转。但弹簧垫圈的防松能力较低，且容易破坏与弹簧垫圈接触的平面（螺母及连接件），适用于装拆频繁但对防松要求不是特别高的部位。

2. 自锁螺母防松：自锁螺母的功能主要是防松、抗振，用于特殊场合。其工作原理一般是靠摩擦力自锁，按功能分类有嵌尼龙圈的、带颈收口的、加金属防松装置的等类型，都属于有效力矩型防锁螺母。自锁螺母由于其性质，拧紧比较困难，但防松效果较好，适用于重要的连接且经常拆卸的地方。

3. 双螺母防松：双螺母防松是两个相同旋向的螺母在拧紧后，再把两个螺母按箭头方向对拧一下，使两个螺母之间产生对顶力。这样，底下的螺母既和垫片产生摩擦，又和第二个螺母产生摩擦，通过双摩擦达到预紧的效果，适用于重载或载荷稳定的地方。

（二）机械防松技术

1. 止动垫圈防松：圆螺母与止动垫圈配合使用时，圆螺母专用止动垫圈的内舌插入螺杆预制槽中，同时外翅之一弯入圆螺母对应的槽中，阻止相对转动。普通螺母与止动垫圈配合时，普通螺母用止动垫圈被固定在被连接件上，同时约束螺母保证螺母不转动，但必须保证螺栓不转动才能有效防松。

2. 开口销与六角开槽螺母防松：拧紧六角开槽螺母后，将开口销插入螺母预制槽及螺栓预制尾孔中，然后掰开销尾阻止相对转动。这种方法工作可靠，但装拆不便，适用于螺钉组连接，广泛用于航空发动机、武器装备等领域。

3. 串联钢丝防松：用低碳钢钢丝穿入各螺钉头部小孔并拉紧，注意确保钢丝可提供的力矩方向与拧紧力矩同向。这样当螺钉产生松动趋势时，钢丝将被进一步拉紧从而防松，适用于螺栓组的防松。

（三）永久防松技术

1. 焊接防松：螺母拧紧后将螺母与螺栓外露部分点焊为一体，通过焊接使螺纹副转变为不可拆卸的连接，从而排除相对转动的可能，适用于很少拆开或不拆的联接。

2. 冲点防松：螺母拧紧后用冲头在螺栓末端与螺母的旋合处冲点，破坏螺纹牙，使二者无法相对转动。这种方法在拆卸时大多要破坏螺纹紧固件，无法重复使用，但防松效果可靠。

3. 粘接防松：将螺母与螺栓的旋合部位涂粘接剂，固化后粘接为一体。粘接防松不破坏精度和对中性，无附加零件，工作可靠，且在特定需要一定密封又需要拆卸的地方可以使用。

三、钳工在螺纹装配中的操作规范

（一）装配前准备

1. 工件清理与检查：装配前要仔细清理工件表面，去除锐边倒角，并检查工件是否与图样相符。例如，对于螺纹管接头联接，需要检查钢管和接头螺纹配合尺寸是否正确，去除螺纹表面毛刺，洗净螺纹表面杂物，擦拭干净。

2. 工具与量具准备：选取合适的装配工具和量具，如呆扳手、管钳子、聚四氟乙烯薄膜、台虎钳、游标卡尺等。根据不同的螺纹连接类型和尺寸，选择相应规格的工具和量具，确保装配的准确性和效率。

（二）装配过程控制

1. 预紧力控制：螺纹连接为了达到紧固且可靠的目的，必须保证螺纹之间具有一定的摩擦力矩，此摩擦力矩是由施加拧紧力矩后产生的，即螺纹之间产生了一定的预紧力。对于重要的螺纹连接，应由设计人员确定力矩；对于一般螺纹连接，可参考相关表格选取合适的拧紧力矩，或按设计要求选取。拧紧力矩应适宜，过大的拧紧力矩常常造成螺杆断裂、螺纹滑牙和机件变形；而过小的拧紧力矩则因连接紧固性不足，造成设备及人身事故。在没有规定拧紧力矩和专用工具的条件下，全凭经验而定，但一般情况下采用呆扳手来拧紧螺母是比较合理的，因为其柄长与开口尺寸保持了适宜的比例，拧紧力矩不会产生过于悬殊的出入。

2. 旋紧次序合理：旋紧螺纹时，次序要合理。一般用手旋紧后，再使用扳手按图示顺序分2 - 3 次旋紧，确保螺纹连接受力均匀，避免因局部受力过大而导致松动或损坏。

3. 采用防松装置：工作中有振动或冲击时，为了防止螺栓和螺母回松，螺纹连接必须采用防松装置。根据不同的工作场景和防松要求，选择合适的防松技术，如摩擦防松、机械防松或永久防松等。

（三）装配后检验

1. 外观检查：检查螺纹连接部位是否有裂纹、变形等缺陷，确保连接外观完好。

2. 紧固程度检查：检查螺纹连接是否紧固可靠，可采用适当的方法（如使用扭矩扳手复检拧紧力矩）来验证。对于重要的螺纹连接，应确保其预紧力符合设计要求。

3. 功能检查：进行功能测试，检查装配后的机械部件是否能正常运行，螺纹连接是否影响部件的功能。例如，对于有运动要求的部件，检查其运动是否灵活自如，有无歪斜和卡涩现象。

结语：本研究深入分析了机械装配中螺纹连接松动的原因，包括非旋转松动和旋转松动，并详细阐述了各类防松技术的原理、适用场景及效果。同时，规范了钳工在螺纹装配过程中的操作行为，包括装配前准备、装配过程控制和装配后检验。通过案例分析，验证了防松技术和操作规范的有效性。研究表明，合理选择防松技术和严格遵守钳工操作规范，能够显著提高机械装配中螺纹连接的可靠性和安全性，减少因螺纹连接松动引发的故障和事故。

参考文献：

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