为办理紧固件的松脱,各国军方技能职员做了大量的试验,传统方法是采取弹簧垫圈、销钉、尼龙嵌入、变形螺纹、强力胶等方法,虽能在一定程度上延缓紧固件自行松脱的韶光,除了用昂贵繁芜的机器防松方法外,无法经济有效地办理问题。
传统方法在极环境的振动载荷下还能防松吗?拆卸掩护后再安装上还能防松吗?
20世纪70年代,美国底特律螺纹工具公司研究创造,螺纹紧固件松脱问题的关键在于螺纹构造形状。经打算剖析后,重新设计螺纹的几何形状,名为Spiralock,翻译为:自锁螺旋线,中文名为“施必牢”,有效办理了紧固件的松脱问题。美国军方和美国国家航空航天局NASA率先规模采取此技能,至今表现良好!
Spiralock公司重新设计了螺母内螺纹的形状,在内螺纹根部增加了专利的30°楔形面。这种内螺纹可与标准60°牙型螺栓紧固,并产生自锁摩擦角。
Spiralock螺母各牙受力分布较均匀,法向受力与螺栓轴向夹角60°,螺栓牙底受到波折应力靠近0,不易疲倦断裂;
普通标准螺母的第一个牙受力百分比最大,法向受力与螺栓轴向夹角30°,螺栓牙底波折应力较大,第一个牙处易疲倦失落效。
Spiralock螺母、标准螺母的各牙受力争
Spiralock螺母在产生100N的预紧力时,由于打仗面与轴向夹角为60°,打仗面的法向力是200N;
普通螺母在产生100N的预紧力时,由于打仗面与轴向夹角为30°,打仗面的法向力为115N。
在施加相同的预紧力时,Spiralock螺纹抵抗松动的摩擦力矩更大,防松抗震性能更强。
左为Spiralock螺母,右为普通标准螺母,水平方向(螺栓轴向)产生同样100N大小的预紧力
Spiralock(施必牢)螺母在振动测试下表现最精良,预紧力降落最小:
普通螺纹在振动载荷下能防松吗?
在承受振动载荷时,普通标准螺纹由于存在径向间隙,内外螺纹会产生冲击位移而松动,松动瞬间压紧力降落又增加了松动位移,形成连锁恶性循环,直到完备松动脱落。
普通标准螺纹存在径向间隙
当预尽力丢失过多后,螺栓将承受剪切力,在持续振动载荷下,螺栓或被连接件将会疲倦断裂!
松动的螺栓与零件剪切!
Spiralock自锁螺纹由于无径向间隙,全部螺栓牙尖牢牢地顶在30°楔形斜面上,而且螺旋线上每牙承受的负载都比较均匀,同样负荷能分散到每个面,每个点上,螺纹上各处的自锁摩擦力矩附近,能够有效抵抗振动。
普通螺纹紧固件紧张靠螺母的第一个和第二个牙处承受载荷,别的各牙基本上不受力,因此,当拧紧力矩较大时,应力集中在第一牙螺纹处,随意马虎产生剪切和波折变形,第一个牙变形后,第二个牙才能分担更多的载荷保持锁紧。当承受交变载荷时,第一个牙的疲倦强度大幅度低落,易产生滑牙使螺母失落效。
实验测试表明,Spiralock自锁螺纹应力集中较小,疲倦强度极高
Spiralock自锁螺纹运用案例:1.“奋进”号航天飞机
Spiralock自锁螺纹首先被用于美国航天飞机的自动员机上,在温度变革非常的极度环境下,能承受巨大的振动载荷,在反复发射利用后,所有Spiralock紧固件均无松弛,性能如初。
2.卡西尼惠更斯号土星探测器
历时7年翱翔韶光,承受极度变革的温差环境,土星探测器上的质普仪设备承受10倍于额定值的交变振动载荷,然而坚挺的Spiralock螺纹没有松动,美国国家航空航天局(NASA)实验表明,Spiralock螺纹紧固件反复测试50次后,预紧力险些无丢失。
3.铁路重载货车转向架
美国著名的转向架制造商barber公司研制的货车转向架,采取了Spiralock螺纹技能,并与Spiralock长期互助。转向架的交叉杆上所用的M24螺纹在温差变革较大的环境下,承受长期的交变重载,依然表现良好。我国铁路集团引进并量产的Barber转向架,从东北到南方超过多种景象环境,其防松抗震性能得到了证明。
4.康明斯发动机
实验表明,在涡轮增压器产生1000°高温环境下,涡轮每分钟上万转的高频旋转,Spiralock螺纹依然坚挺可靠。燃烧室与排气歧管不仅高温高压,而且有极大的压力脉动,Spiralock螺纹依然能保持自锁。
国际高真个柴油发动机制造商都采取Spiralock技能:卡特彼勒(CAT),沃尔沃遍达(VOLVO PENTA),麦克货车 (Mack Trucks),奥什科什(Oshkosh Corporation),博格华纳(BorgWarner)。
只有航天飞机专用的螺栓才需自锁防松?您自己家汽车的轮毂螺栓无需自锁防松?当前主流私家车的轮毂螺栓采取螺纹胶防松,修车店用的螺纹胶不到10元一瓶,能确保在分外景象环境下抗振防松吗?
4S店的螺纹胶比一样平常的贵10倍,防松性能提高了10倍吗?
轮毂螺栓一旦松动,定心偏差会增大,车轮在高速公路上附加的动载荷会更大,则会引起螺栓预紧力降落,预紧力降落后,轮毂的摩擦力就不敷以通报半轴的全部扭矩,轮毂螺栓易被直接剪断。一旦轮毂螺栓无法自锁防松,什么四轮定位啊,动平衡啊,什么全时四驱啊都将成为浮云……
五兄弟倒下一人
五壮士只剩三人
在冲击振动下,汽车轮毂螺栓一旦松动,轻则爆胎断轴,重则失落控翻车,灰飞烟灭……
大车的轮毂采取钢圈,钢材可弹性变形抵抗螺栓松动,但仍旧扛不住振动而脱落;利用脆材料的小车铝合金轮毂瑟瑟颤动……
廉价汽车的发动机气缸盖采取常规紧固件,一旦螺栓松动直接被剪断,难道只需换个螺栓就能修睦吗? 一旦螺栓松动,发动机缸体的螺纹孔被螺栓拉扯,螺纹孔永久变形后易滑牙,发动机就直接报废了!
取出剪断的螺栓后,缸体螺纹孔还能用吗?
30°楔形螺纹防松技能专利权已过期源于美国军方的30°楔形螺纹防松技能,1977年美国霍姆斯·霍勒斯发明了Spiralock自锁螺纹,专利名称为 “楔形斜面防松技能” 。专利号为: US4023914,专利保护期:1977.5.17—1994.5.17; US4171012,专利保护期:1977.11.15—1994.11.15;以上专利在1994年已经由期失落效,紧固件市场何时迎来贬价换代?我国能否能出台行业标准,保障每辆汽车在分外景象环境下的抗振性能?
划重点必考:Spiralock自锁螺纹的上风:
1.能够防松自锁,抗震性能可靠;
2.可重复利用(大于50次),易掩护;
3.不受环境和温度剧烈变革的影响;
4.各螺纹牙载荷分布均匀,疲倦强度高;
5.无需分外工具就能与普通螺纹合营,并按照标准力矩预紧;
6.可直接手动旋入螺栓根部,装卸速率较高;
7.无需赞助元件如止动垫圈等,综合本钱低。
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