彈簧墊圈究竟能不能防松？

twq19810302 · 發表于 2023-10-27 10:53:04

彈簧墊圈究竟防不防松？

彈簧墊圈防松原理

彈簧墊圈的防松原理是在把彈簧墊圈的壓平后，彈簧墊圈會產生一個持續的彈力，使螺母與螺栓的螺紋連接副持續保持一個摩擦力，產生阻力矩，防止螺母松動。同時彈簧墊圈的開口處的尖角分別嵌入螺栓和被連接件表面，從而防止螺栓相對于被連接件回轉。

彈簧墊圈的防松效果怎么樣？

彈簧墊圈在一般機械產品的承力和非承力結構中應用廣泛，其特點是成本低廉、安裝方便，適用于裝拆頻繁的部位。但是彈簧墊圈的防松能力很低！尤其在目前歐美各國要求高可靠性產品中采用率極低，特別是重要的承力結構連接部位早已被拋棄好多年。我們國家在軍工方面還有部分應用，但已改進為不銹鋼材料。據說，鋼制彈簧墊圈在CASC早就是被禁止使用了！也說是很不安全，原因有兩個：一是漲圈，二是氫脆。

彈簧墊圈防松案例

車橋主減速器與橋殼的連接使用10.9級M16×100螺栓，擰緊力矩為（280+20 ）N·m，使用高精度電動擰緊機擰緊。在有彈簧墊圈和沒有彈簧墊圈兩種狀態下檢測螺栓擰緊過程中力矩隨轉角的變化。對比力矩轉角曲線，發現在有彈簧墊圈的情況下，一直有約10N·m的預緊力矩；而沒有彈簧墊圈的情況下，螺栓在力矩顯著上升前，力矩處于0N·m狀態。

以此推斷用約10N·m的螺栓預緊力矩就可以將彈簧墊圈完全壓平。再通過用數顯扭矩扳手檢測，發現螺栓扭矩還未達到20N·m，彈簧墊圈已經完全被壓平，驗證了上述推斷的正確性。

分析以上兩點說明，彈簧墊圈只能提供10N·m的彈力，而10N·m的彈力對于280 N·m的螺栓預緊力矩來說可以忽略，其次，這么小的力，不足以使彈簧墊圈切口處的尖角嵌入螺栓和被連接件表面。折卸后觀察，螺栓和被連接件表面都沒有明顯的嵌痕。所以，彈簧墊圈對螺栓的防松作用可以忽略。

另外，在螺栓與被連接件之間增加一個墊圈，如果墊圈質量有問題，相當于給螺栓連接又增加了一個安全隱患。

綜上所述，當螺栓扭矩較大時（大于200N·m），用彈簧墊圈給螺栓防松的方式弊大于利。為此，在沖擊、振動和變載的作用下，預緊力可能在某一瞬間消失，連接有可能松脫。

同時，美國宇航局（NASA）也發現了開口彈簧墊圈的問題，在NASA標準中在鎖緊螺母一章中，這樣寫到：“典型的螺旋彈簧墊圈…在螺栓緊固的時候起到彈簧的作用。可是，當螺栓被完全緊固的時候，墊圈一般來講是變平了。在這個時候，完全可以將它當作一體平墊圈，它的鎖緊功能根本不存在。總而言之，這種類型的鎖緊墊圈對于鎖緊而言，一無是處。”原文節選，參見下圖。

不過也有專業人士表示不認同這種說法。大家怎么看？