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螺母松动和螺栓脱落并不是一个新现象。自 19 世纪以来，螺栓和螺母的设计有所改进，以防止它们松动。
到目前为止，大多数人已经知道连接点的横向移动可以完全松开非锁紧螺母。一旦螺纹表面与被夹紧零件的其他接触表面之间发生相对运动，螺栓将在连接的圆周方向上几乎完全没有摩擦。
由于作用在螺纹上的螺栓预紧力是倾斜的，在圆周方向产生扭矩，导致螺母自动松开。防止螺母松动的方法是给接头足够的预紧力，使接头不发生运动。
但这只是理论上的情况，在实践中实现这一点并不总是可行的，因为在许多应用中很难确定作用在连接点上的真实力。
因此，在这种情况下，为了防止打滑，通常会使用某种锁紧装置来防止螺母松动。
图1 横向关节运动
锁紧螺母是提供自松阻力的最常用方法之一。这种螺母的专利出现在 1860 年代。这种螺母的一个优点是可以在组装过程中通过测量相对扭矩来检查锁定特征。
关键技术要求是拧紧方向的旋入扭矩不得超过规定的最大值，松脱扭矩应达到规定的最小值。
许多锁紧螺母都有专有设计，但总的来说，它们可以分为两类，金属锁紧螺母和非金属锁紧螺母。
大多数类型的非金属锁紧螺母在螺母顶端都有一个聚合物环，当拧紧到螺栓上时会产生抗扭矩扭矩。全金属螺母通常使顶部螺纹呈椭圆形或使用弹簧钢嵌件来实现扭矩锁定。
三年前发表的研究表明：
图 2 显示了在横向振动测试下锁紧螺母的典型预紧力衰减图。这些曲线适用于受到振幅 +/- 0.65 mm 横向振动的 M8 尼龙嵌件螺母。松开初始阶段后，螺母停止转动，在紧固件中留下残余预紧力。
在横向振动下，这些扭矩型锁紧螺母不是真正的“锁紧螺母”，因为它们不能完全防止旋转。
图 2 常用扭矩螺母的典型松动曲线
对扭矩锁紧螺母松动事件的研究表明，接头承受轴向和横向载荷。
先前发表的研究表明，仅作用在接头上的轴向载荷不会导致任何明显的松动。
国外学者对此进行了研究，即在接头存在横向移动的情况下，轴向载荷如何影响锁紧螺母的松动特性。
图3 测试方案
为了调查这种螺母分离的原因，对机器进行了修改，以允许将轴向载荷和横向载荷分别引入接头。改进机器的细节如图 3 所示。
微型液压千斤顶用于在发生横向运动时向接头施加轴向载荷。这种布置允许将单独的轴向载荷、横向位移或两者的组合施加到接头上。
使用改进机器的实验表明法兰锁紧螺母，轴向和横向载荷的组合对常用扭矩螺母的松动有深远的影响。
测试结果表明：
如果轴向载荷超过标准测试中螺母保留的预载荷，螺母将继续旋转，直到与螺栓分离。
在这种情况下，轴向载荷会导致接头分离，即接头之间会出现间隙。轴向载荷会在横向运动下产生一个松动扭矩，该扭矩会继续旋转螺母，直到它与螺栓分离。
对于这种情况，图 4 对此进行了说明。先拧紧螺母，然后施加轴向载荷。在这个阶段，螺栓只承受一小部分载荷，因为接头和螺栓形成了一个平衡的弹簧系统。
螺栓用作拉伸弹簧，接头用作压缩弹簧，拉伸和压缩载荷相互平衡。螺栓仅拉伸少量，因此仅承受少量轴向载荷。
在这个阶段，通过减少关节承受的压缩量来维持大部分轴向载荷。当机器启动并且接头发生横向移动时法兰锁紧螺母，可以观察到螺母的快速松动。
预紧力减小，直到接头分离，使轴向载荷完全由螺栓支撑。只要保持轴向载荷，螺母就会继续旋转，直到机器停止或螺母脱开。
图 4 恒定轴向载荷和接头横向移动下锁紧螺母的松动过程
如果施加间歇性轴向载荷，当载荷高于等于螺栓保留的残余预载荷的阈值时，螺母将发生旋转。
如果此负载反复施加到接头上，螺母将完全松开并从螺栓上脱离。如图5所示。如果没有施加轴向载荷，虚线表示松动曲线。
图 5 间歇轴向载荷和横向接头下松开主扭矩螺母
这项研究也适用于普通的非锁紧螺母。在存在轴向载荷的情况下，普通螺母可以很容易地与螺栓分离。在存在横向铰接的情况下，即使是非常小的轴向载荷也会导致脱离。
横向运动过程中产生的松动扭矩取决于螺栓预紧力的大小。预紧力越高，松动扭矩越大。对于锁紧螺母，在横向振动下发生松动，直到松开扭矩被等量的锁紧扭矩抵抗。
一旦发生足够的自松动，轴向载荷大于残余预载荷，轴向载荷就会产生松动扭矩，正是这种载荷导致螺母旋转，将其与螺栓分离。
根据所做的实验和所做的测量，当接头发生横向移动时，施加的轴向载荷会导致锁紧螺母的自松趋势。
这种螺母在接头横向运??动过程中是否会完全松开，取决于所施加的轴向载荷的大小。
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