1、螺紋緊固件連接的防松一、松動機理螺紋連接在工作狀態下可能會經受所有類別的變動載荷，包括極為激烈的振動和沖擊載荷。在變動載荷的作用下，螺紋連接的失效通常是由其自身的松動和疲勞破壞所引起的。在一般情況下，螺紋連接抗振松的壽命比其材料和結構的疲勞壽命短得多，遠在疲勞破壞之前，就已經出現了因松動而造成螺紋連接的松脫失效，或者出現了因松動而導致連接件和被連接件的過早疲勞破壞。螺紋連接的失效會影響產品和設備的正常運轉，甚至會造成嚴重的后果。如何防止螺紋連接的松動是研制和設計螺紋緊固件的重要任務之一。在通常的螺紋連接中，摩擦力產生于內外螺紋接觸面或螺紋緊固件支承面與被連接件的接觸面上。當螺紋連接開始松轉時，

2、克服螺紋接觸面上的摩擦所需的力矩M1為：（公式21-1）式中：Q作用于螺栓或螺釘上的預緊力，又稱軸力或緊固系統的夾緊力；d2螺紋中徑；摩擦角，對于三角形螺紋,M1是螺紋接觸面之間的摩擦系數，是牙型半角；螺紋螺旋線的升角，又稱導角。螺紋緊固件被擰緊后，由于螺母或螺釘頭支承面上的摩擦而產生的附加力矩M2為：（公式21-2）式中：µ 2螺母或螺釘頭支承面與被連接件接觸面之間的摩擦系數；D2螺母或螺釘頭支承面的平均直徑，在接觸壓力均勻的情況下，D2的精確值是：，R和Rn分別是支承面的外半徑和內半徑，如果支承面不平或接觸壓力不均勻，D2就可能隨著支承面的內半徑到外半徑而變化。綜上所述，決定螺紋

3、連接開始松轉時的總力矩M為：（公式21-3）分析公式21-3可知，僅在總力矩M等于或小于零的情況下，螺紋緊固件才開始自行松轉。對于連接用螺紋，在受靜載荷作用時，即使潤滑條件很理想，其摩擦角也始終大于升角：>，即滿足螺紋的自鎖條件，使公式21-3括號內的總值不會等于或小于零，螺紋緊固件也就不會自行松轉。但是在經受動載荷時，例如在振動和沖擊的作用下,螺紋緊固件在螺紋和支承面上產生了微觀的滑移，這種相對的微觀運動使摩擦系數由相對高的靜態值變為很低的動態值，螺紋連接在各個方向上處于自由摩擦狀態。此時，作用在螺紋上的軸向力在圓周方向上形成一個導致螺母松轉的內松出力矩，使螺母開始松轉，就像一個在斜面

4、上的重物，由于摩擦力的變小或消失而往下滑動一樣。這種松轉稱為螺紋連接的自松。千萬次的振動循環耗盡了螺紋連接的防松摩擦阻力，使其從細微的松轉直到完全的松脫。螺紋件在螺紋面和支承面上的微觀滑移是怎樣產生的呢？對于承受軸向動載荷的螺紋件，軸向外力使螺母在靠近支承面的部位產生徑向彈性膨脹，引起螺紋面和支承面上的微觀滑移；對于承受橫向動載荷的螺紋件，橫向外力使螺栓在螺母內搖擺而產生微觀滑移，或者說螺母在螺栓上搖擺而產生微觀滑移。試驗證明，橫向外力比軸向外力能引起更大的微觀滑移。因此，橫向外力是更危險的因素，而且垂直于螺紋軸線的純橫向外力比起與螺紋軸線成各種角度的橫向外力，對螺紋連接的松動能產生最苛刻的條

5、件。實際的使用經驗也說明，橫向沖擊、振動更易引起螺紋連接的松動。試驗表明，與橫向外力相比，經受軸向外力的螺紋連接不容易松動。“純橫向外力是導致螺紋連接松動的更危險因素”這一結論對螺紋連接的設計及其防松方法的研究和評定有重要的意義。在螺紋連接的設計中，往往可以通過設計緊固件的安裝方向來盡可能地避開橫向外力這一危險因素。在考核和評定緊固件的防松性能時，采用橫向加力的試驗方式能加速螺紋連接的松動，使考核試驗更有效，試驗工作的效率更高。二. 防松方法1 防松方法的分類螺紋緊固件連接的防松方法分為三種基本類型：a不可拆卸的防松這是一種采用焊牢、粘結或沖點鉚接等方式將可拆卸螺紋連接改變為不可拆卸螺紋連接的

6、防松方法，是一種很可靠的傳統防松方法。其缺點是螺紋緊固件不能重復使用。且操作麻煩。常用于某些要求防松高可靠而又不需拆卸的重要場合。b機械固定件的防松利用機械固定件使螺紋件與被連接件之間或螺紋件與螺紋件之間固定和銷緊，以制止松動。這種方法的優點是防松可靠,其防松可靠性一般取決于機械固定件（或緊固件本身，如開槽螺母）的靜強度或疲勞強度。它的缺點是增加緊固連接的重量，制造及安裝麻煩，不能進行機動安裝，所以成本較高。由于其防松可靠性高，在機械產品和航空航天產品中的某些重要部位仍廣為采用。c增大摩擦力的防松利用增加螺紋間或螺栓（螺釘）頭及螺母端面的摩擦力或同時增加兩者的摩擦力的方法來達到防松的目的。這種

7、防松方法比上述a類或b類方法的可靠性要差些，但其最大的優點是不受使用空間的限制，可以進行多次的反復裝拆，可以機動裝配，而且其中某些緊固件(如尼龍圈鎖緊螺母，全金屬鎖緊螺母)，其防松可靠性已達到很高的水平。因此，這種防松方法在機械制造部門和航空航天領域應用最廣。2 常用的防松方法 螺紋緊固件連接常用的防松方法見表21-1。表21-1 防松方法的特點及其應用舉例序號類型名稱結構簡圖特點和用途1不 可 拆 卸 的 防 松螺栓(或螺釘）頭和螺母端面沖點鉚接在擰緊后，用沖點鉚接的方法使螺栓（或螺釘）螺母產生局部變形，阻止其相互松轉。防松可靠，可用于任何不需拆卸的連接防松2鎖緊粘合劑的粘結在相配的螺紋表面

8、涂環氧樹脂或厭氧膠等粘合劑，粘合劑固化后即可牢固地粘結相配的螺紋，達到鎖緊防松的目的。不同的粘合劑往往具有不同的鎖緊能力。涂環氧樹脂的緊固件，其粘結強度很高，是不可拆卸的。涂厭氧膠的緊固件，雖可拆卸，但拆卸后螺紋表面殘留的粘合劑難于清洗干凈，且螺紋可能受到損傷，緊固件不宜再用。粘合劑也可作為螺紋的密封材料，但它們無法承受高溫。最好的粘合劑可在230的溫度下工作；最差的粘合劑，其工作溫度只有94。防松可靠，可用于任何不需要拆卸的連接防松3機 械 固 定 件 的 防 松開槽螺母加開口銷 開口銷穿過螺母的槽和螺栓末端的銷孔，將螺母和螺栓直接鎖緊?？稍诓粩Q緊（即不施加預緊力）的松連接狀態下，用于重要的

9、活動部位，如航空航天器和車輛座艙內操縱桿活動關節的連接。也可用在長時間嚴酷振動條件下要求防松高可靠的特別重要部位。在這種情況下，必須以適當的預緊力來擰緊螺母和螺栓，否則，在未擰緊的松連接中，開口銷或螺母會產生疲勞破壞，造成緊固件的松脫失效。此類事故在承受嚴酷工作條件的許多連接中常有發生4止動墊圈用單個或雙連鋼墊圈把螺母與被連接件固定在一起或兩個螺母相互固定。防松可靠，可用于高溫部位的防松連接。常用于發動機產品的重要部位5鎖緊絲用鋼絲穿入螺釘頭或螺母的小孔內，使幾個螺釘或螺母聯結在一起而鎖緊。盡管裝配比較麻煩，因其防松可靠，故仍用于重要的場合，特別是航空航天產品的重要部位。可用于成組螺栓或螺釘的

10、連接防松6增 大 摩 擦 力 的 防 松雙螺母雙螺母的傳統裝配方法是先擰緊內螺母，接著擰緊外螺母，然后再反擰內螺母，使兩個螺母高度之間的螺紋產生微小的彈性變形來獲得附加摩擦力而防松。實踐證明，這種裝配方法的雙螺母防松并不可靠。其缺點是反旋內螺母時，造成緊固系統卸載，夾緊力變小，防松能力下降。新的裝配方法取消“反擰內螺母”這一程序，即先擰內螺母，再擰外螺母，對兩個螺母施加相同的擰緊力矩，這樣能使緊固系統的夾緊力保持在較高的水平上。國內外的試驗證明，采用新裝配方法的雙螺母，其防松能力大為提高。在目前各種螺紋緊固件的防松方法中，它是抗振壽命較高的幾種防松方法之一。用兩個螺母雖增大了重量，但結構簡單，

11、防松效果好，可用于高溫，所以在某些重要場合仍有采用，如發動機的螺紋連接防松等7自由旋轉型的齒形端面鎖緊螺母和鎖緊螺釘在螺母和螺釘頭下的支承面滾花或制成鋸齒形。當螺母或螺釘被擰緊時，支承面與被連接件之間產生摩擦阻力，尤其是在“鋸齒”嵌入被連接件表面時，鎖緊非常牢固。支承面鋸齒的齒形以及擰緊時的夾緊力對鎖緊性能有顯著的影響。穩定的扭拉關系和足夠高的夾緊力是這種緊固件保持鎖緊能力的前提。試驗證明，它們有良好的防松性能。不能與墊圈合用，也不能用于無法承受高夾緊力的螺紋連接或者被連接表面對劃傷和腐蝕敏感的場合。使用這種防松方法應注意硬度的合理匹配,一般來說,被夾緊零件的硬度應低于緊固件的硬度8有效力矩型

12、的全金屬鎖緊螺母在螺母體上端進行非圓收口或開槽后收口（后者又稱槽梁型鎖緊螺母）,使螺紋局部變形。螺栓擰入螺母后，螺母的收口部位向外漲開，利用收口部位的彈性，使螺紋副橫向壓緊，消除了螺紋間隙，增大了螺紋摩擦力，使螺栓與螺母牢固地鎖緊在一起。防松效果良好，槽梁型鎖緊螺母的防松性能更佳。與較高螺紋精度的螺栓配用時，可提高防松性能；與螺母硬度相對應的較高硬度螺栓配用時，可顯著提高連接的重復裝拆使用壽命。在全金屬鎖緊螺母中，槽梁型鎖緊螺母的重復使用性是最好的?？捎糜诔顒硬课灰酝獾娜魏尉o固連接部位9增 大 摩 擦 力 的 防 松有效力矩型的非金屬嵌件鎖緊螺母在螺母上端嵌入一個尼龍圈，尼龍圈的內徑比螺紋中

13、徑略小。擰入螺栓時，尼龍圈內被擠壓出內螺紋，彈性極佳的尼龍材料與螺栓形成了很大又很穩定的摩擦阻力，達到了可靠的鎖緊。防松性能好，可多次重復裝拆使用，適于經受嚴酷沖擊、振動的使用場合?？膳c從低精度到高精度的任何螺栓配用；也可與從低強度到高強度的任何螺栓配用。使用溫度受尼龍圈材料的限制，一般為-50+10010彈簧墊圈利用彈簧的張力為螺紋連接提供鎖緊作用。其優點是結構簡單，造價低廉，使用方便。廣泛用于一般機電設備的不重要部位之防松。彈簧墊圈的主要缺點：a 防松效果差，不適于承受較激烈沖擊、振動的使用部位；b 電鍍鋅或鎘的鋼墊圈往往會產生滯后的氫脆斷裂，造成很難發現的隱患以及隨后的失效事故；c 墊圈

14、開口處的尖棱易損傷被連接表面；d 使緊固系統受力偏斜，破壞螺栓作用力的中心性，致使螺栓承受附加的彎曲應力，導致螺紋連接的疲勞性能下降。在嚴酷的外載荷作用下，這種不良影響尤為顯著；e 增加被連接件的柔性，即降低被連接件的剛度，可能會導致螺紋連接的疲勞性能下降。f 由于是開口的圓環結構,在夾緊力的作用下,可能會出現因內徑漲大而失效的情況。因此，彈簧墊圈不用于重要的使用場合11彈性墊圈鞍形彈性墊圈波形彈性墊圈利用彈簧的張力為螺紋連接提供鎖緊作用。防松效果差，多用于機電設備的不重要連接部位。電鍍鋅或鎘的鋼墊圈會產生滯后氫脆斷裂，造成難于發現的隱患及隨后的失效事故12齒形鎖緊墊圈內齒鎖緊墊圈外齒鎖緊墊圈

15、內鋸齒鎖緊墊圈外鋸齒鎖緊墊圈擰緊螺母或螺釘時，墊圈翹齒被壓平，增大了螺紋和支承面的摩擦阻力，為螺紋連接提供鎖緊作用。由于翹齒嵌入螺釘頭（或螺母）和被連接件的表面，其所造成的損傷會增加腐蝕的敏感性，對于承受高應力的緊固件或被連接件，這些損傷又可能導致裂紋的產生。在承受較大的夾緊力時，墊圈的翹齒可能會產生裂紋或斷裂。內外鋸齒鎖緊墊圈比內外齒鎖緊墊圈的承壓能力要大一些三.防松性能的評定1 評定防松性能的試驗方法對于如何評定緊固件的防松性能，目前國內外普遍采用兩種標準的試驗方法。第一種是緊固件加速振動試驗方法（ISO標準或GJB 715.3-89），第二種是緊固件橫向振動試驗方法（GB/T 10431

16、-1989）。兩者都是加速緊固件連接松動的試驗方法，它們各有特點，第一種方法目前在國內主要用于航空航天系統,而其他系統多采用第二種方法。由于橫向力是使螺紋連接產生松動的最苛刻的外力，所以兩種試驗方法都是從垂直于螺栓軸線的方向施加足夠大的橫向沖擊力，使緊固件連接在短時間內產生松動。它們可以對各種緊固件連接的防松性能提供可再現的評定結果。與第二種方法相比，第一種方法的加載方式和振動、沖擊條件更接近于各種緊固件的實際使用狀態。第二種方法無法評定緊固件松連接的防松性能，而第一種方法則可以對各種緊固件松連接的防松性能提供可對比的評定結果。在工作狀態下的螺紋緊固件連接，由于支承面的磨損、被連接件的受壓下陷

17、、螺栓的過載屈服或外載荷的作用等各種原因，可能會喪失預緊力，使其由擰緊狀態的緊連接變為沒有預緊力（或預緊力不足）的松連接。此時，保持緊固件自身的鎖緊，使其在一定時間內松而不脫，對防止被連接件因分離而失效至關重要。因此，在評定緊固件松連接的防松脫壽命方面，第一種方法是不可或缺的。與第一種方法相比，第二種方法是對螺栓（或螺釘）直接加力，所以，它能使緊固件連接在更短的時間內產生松動，試驗效率更高。第二種方法的另一個特點是可以精確地測量緊固件連接在振動試驗過程中預緊力的變量，描述試驗中預緊力的變化過程，給出預緊力與振動次數（或時間）的關系曲線圖，并以預期緊力下降的變量作為衡量緊固件連接松動的準則。這比

18、第一種方法更為直觀和準確，也更便于操作。此外，第二種方法可以較為準確地評定緊固件連接的扭-拉關系對防松性能的影響，這為進一步研究和設計各種新型防松緊固件提供了更為有效的試驗途徑。2 防松性能的試驗結果根據防松性能的試驗結果來評定各種防松方法，對緊固件的選用和緊固件防松方法和研究設計都有參考價值。雖然各種緊固件的防松性能受其結構、尺寸、材料、鍍覆層、制造工藝、安裝條件等各項因素的影響，其工作環境也各不相同，但是，按照上述的標準試驗方法，在試驗條件以及影響防松性能的各項因素盡可能一致的條件下，對各種緊固件防松性能的評定及其對比結果，具有較好的可信度和可比性。國內外在這方面的許多試驗結果及評定結論是

19、極其相近的，而且試驗結果是可以再現的。各種緊固件在實際工作環境中的防松能力與通過試驗所做出的評定結論是基本一致的。圖21-1和圖21-2是按照第一種方法，即緊固件加速振動試驗方法規定的夾具和試驗條件對各種緊固件進行防松性能試驗的對比結果。其試驗條件為：振動頻率2930HZ，全振幅(11.4±0.4mm)，相應的加速度約20g。在試驗中，由于緊固件在夾具槽孔內橫向跳動（跳動幅度達19mm），其瞬間的沖擊加速度實際高達5080g。3 防松性能的試驗結果分析圖21-1和圖21-2的試驗結果表明，有預緊力的開槽螺母、涂厭氧膠的螺母以及尼龍圈鎖緊螺母的抗振松壽命最長，經受長時間的激烈沖擊、振動

20、后，仍無任何松動的跡象。也就是說，在各種緊固件的對比試驗中，它們的防松性能最佳。過去認為，雙螺母這種傳統的防松方法，其防松性能不高。試驗表明，改變雙螺母的安裝方法（見表21-1序號6，雙螺母的特點和用途），使其保持較高的預緊力，其抗振壽命可顯著提高。開槽螺母加開口銷的防松方法屬于機械固定件的鎖緊防松，具有很高的防松可靠性。但開槽螺母加開口銷的安裝方法對其防松性能有顯著的影響。不擰緊（即無預緊力）或擰緊不足的開槽螺母，在激烈的沖擊、振動下，只能在一定時間內防止螺母從螺栓上脫落。無預緊力的松連接在嚴酷的工作環境中會導致緊固件或被連接的其他構件早期疲勞破壞。圖21-1的試驗結果表明，無預緊力的開槽螺

21、母，由于開口銷在螺母槽內受到反復沖擊和剪切力的作用，在經受4萬多次的沖擊、振動以后，開口銷斷裂，螺母與螺栓分離，連接失效。因此，對于在長期間內經受激烈沖擊、振動的開槽螺母，在安裝時，必須施加合理的預緊力。在螺母槽與螺栓銷孔對中裝配時，應從擰緊方向扳擰螺母，使開口銷緊固在螺母槽內，避免開口銷在槽內移動，以防止連接的疲勞失效。表示試件未失效;A雙螺母;B有預緊力的開槽螺母加開口銷C尼龍圈鎖緊螺母;D高鎖螺母;E無預緊力的開槽螺母加開口銷;F全金屬鎖緊螺母;G內齒鎖緊墊圈;H外齒鎖緊墊圈;J輕型彈簧墊圈;K普通螺母圖21-1 各種緊固件（規格為M6）抗振松壽命試驗結果表示試件未失效;A涂厭氧膠的螺母

22、;B尼龍圈鎖緊螺母;C輕型彈簧墊圈;D內齒鎖緊墊圈;E外齒鎖緊墊圈;F普通螺母圖21-2 各種緊固件（規格為M10）抗振松壽命試驗結果涂厭氧膠螺母的防松屬于不可拆卸的防松，其防松性能極佳。經受長時間振動試驗無松動跡象的螺母，強行拆卸時，其瞬間擰出力矩高達31N·m，說明厭氧膠對螺紋緊固件的粘合鎖緊能力很高，其抗振壽命很長也就不足為奇了。尼龍圈鎖緊螺母在國內外的實際應用中早已表明其優良的防松性能。國外有關專家甚至稱其為永不松動的鎖緊螺母。試驗結果表明,這種螺母的防松性能比其他鎖緊螺母高得多。其防松之所以如此可靠是由于螺母的尼龍圈緊緊箍住螺栓從而形成高彈性的橫向壓緊。在使用尼龍圈鎖緊螺母

23、時,應考慮尼龍圈的老化及溫度的影響,對有這方面要求的螺母,應改變尼龍的材料或配方。高鎖螺母屬于非圓收口的全金屬鎖緊螺母。試驗用的高鎖螺母是鋁合金螺母，與其相配的是鋼螺栓。較軟的鋁合金能更好地吸收外來的沖擊、振動能，所以它比鋼制的全金屬鎖緊螺母的防松性能要好。齒形鎖緊墊圈、彈簧墊圈以及沒有鎖緊特性的普通螺母，它們的抗振松壽命僅為尼龍圈鎖緊螺母的1%。相比之下，它們的防松性能很差，一般只用于不重要的場合。四.鎖緊螺母1 分類靠增大螺紋之間或支承面之間的摩擦力來防松的鎖緊螺母一般分為兩種類型，即自由旋轉型鎖緊螺母和有效力矩型鎖緊螺母。1.1 自由旋轉型鎖緊螺母自由旋轉型鎖緊螺母（見表21-1序號7的

24、結構簡圖）是螺母與被連接件在擰緊時產生預緊力后才有鎖緊能力的螺母。其鎖緊性能取決于螺栓的預緊力，如果預緊力難于控制在合理的范圍內,則其鎖緊防松的可靠性是不確定的,一旦預緊力喪失,其鎖緊能力等于零。這種螺母可用于旋合行程較長的螺栓，因為螺母與被連接件在接觸前可以很省力地自由擰入擰出，即所謂自由旋轉。1.2 有效力矩型鎖緊螺母有效力矩型鎖緊螺母（見表21-1序號89的結構簡圖）是在擰緊前，即在螺母與被連接件接觸前就具有一個有效鎖緊力矩的螺母。其鎖緊性能不完全取決于螺栓的預緊力。這種螺母一般適用于旋合行程較短的螺栓，也適于抗壓能力較差的被連接件（如蜂窩夾層、炭纖維材料等）。因為其鎖緊防松不取決于預緊

25、力，在擰緊螺母時可以控制過大的預緊力，以免壓壞被連接件。有效力矩型鎖緊螺母又分為全金屬鎖緊螺母和非金屬嵌件鎖緊螺母。2 全金屬鎖緊螺母這種螺母之所以能鎖緊防松是因為對螺母體上的某一部位進行非圓收口變形，使螺紋孔由圓形改變為近似的橢圓形、多邊形或者對螺母的上端進行開槽收口變形，使螺紋孔改變為直徑稍小的近似圓形或非圓形（見表21-1序號8的結構簡圖）。當螺栓與螺母的非圓螺紋孔旋合時，由于干涉配合所產生的摩擦力便阻止了緊固件的松轉。只要符合標準規定的技術要求和使用條件，這種螺母的防松是可靠的。這種螺母的制作工藝相對簡單。其特點是在保證所要求的機械和工作性能的條件下，體積和重量都可以做到很小，螺母的壁

26、厚也可以很薄，可用于對緊固件的體積和重量有嚴格限制的場合，可安裝在空間狹小的可達性差的使用部位。螺母的另一個特點是適用溫度范圍較廣，其工作溫度只受螺母的母體金屬材料和鍍層的限制。只要選用相適應的材料和鍍層，就可以用于從低溫到高溫的各種場合。螺母的品種很多，如六角、12角、花鍵、托板、浮動等各種頭型和結構形狀，可滿足各種使用條件的需要，是目前使用最廣泛的鎖緊螺母之一。3 非金屬嵌件鎖緊螺母這種螺母的一種類型是螺紋孔內嵌有尼龍塊（見圖21-3），旋合時，螺栓與尼龍塊的干涉配合產生摩擦阻力，從而阻止了緊固件的松轉。它防松很可靠，缺點是重復使用性差，反復擰入擰出時，尼龍塊很易損壞，而且螺紋上安裝尼龍塊

27、的小孔會導致嚴重的應力集中。這種螺母的另一種類型是在螺母的上端嵌裝一個其內徑比螺紋中徑稍小的尼龍圈，稱為尼龍圈鎖緊螺母（見表21-1序號9的結構簡圖）。它的防松能力同樣來自于尼龍材料與螺栓旋合時由于干涉配合所產生的摩擦阻力，與尼龍塊相比，其摩擦阻力更加穩定和可靠。在各種嵌件材料中，尼龍材料的弱性和耐磨性最佳，它不僅具有良好的復原性和重復使用性，而且對外來的沖擊、振動還有良好的吸收和阻尼作用。所以，這種螺母的鎖緊性能比全金屬鎖緊螺母好得多，有很高的防松可靠性。其不足之處是螺母的使用溫度受限于尼龍材料的使用溫度。螺母的使用溫度一般為-50+100，過高的溫度會使尼龍材料軟化，過低的溫度會使尼龍材料

28、變得硬脆和加速老化。當溫度達-54時，螺母的金屬材料（碳鋼和合金鋼）也開始變脆，使鎖緊螺母的機械和工作性能明顯下降。圖21-3 尼龍塊鎖緊螺母4 機械性能與工作性能對鎖緊螺母的機械性能要求與普通螺母基本相同，不重復介紹,詳見GB/T 3098.9。但對有效力矩型的全金屬鎖緊螺母應具有較高的機械性能等級。機械性能等級低的螺母容易使其非圓收口的部位在擰入螺栓時產生塑性變形，難于保證彈性鎖緊的功能要求。全金屬鎖緊螺母的機械性能等級通常是812級。5級的螺母，成本較低，但其防松能力和重復使用性較差，一般只用于不重要的使用場合，并應盡量減少重復裝拆的次數。一個工作性能良好的鎖緊螺母主要應具備如下4個基本

29、條件：a 穩定并可靠的鎖緊力矩（又稱有效力矩）；b 對螺栓公差有良好的適應性；c 良好的重復使用性；d 良好的扭-拉關系。1) 鎖緊力矩一個防松可靠的鎖緊螺母，其鎖緊力矩應保持在標準規定的范圍內，而且其第1次擰入最大力矩應保持最小，其多次（通常是第5次或第15次）擰出最小力矩應保持最大。第1次擰入力矩過大會造成擰入困難，降低裝配效率，也會使鎖緊力矩難于保持穩定，降低螺母的防松可靠性和緊固件的重復使用性。所以，第一次擰入力矩越小越好，但小到一定程度后，可能會無法保證多次擰出后的力矩達到標準規定的力矩值。螺母的多次擰出力矩是指用螺栓反復擰入擰出5次或15次后，其第5次或15次擰出時所保持的力矩值。

30、這一力矩越大，螺母的防松能力就越高。換句話說，如果經過多次擰入擰出的螺母，其鎖緊力矩仍能穩定地保持在較高的水平上，就能使螺紋連接具有較高的防松可靠性。影響鎖緊力矩保持穩定的因素包括：螺母非圓收口部位的結構及尺寸（指全金屬鎖緊螺母）、鎖緊部位的回彈性能、螺紋公差、螺紋的潤滑條件等。尼龍圈鎖緊螺母，由于其結構特點及尼龍材料的良好性能，在各種使用條件下其鎖緊力矩一般均能保持在穩定和合理的范圍內，因此，它是目前各種自鎖螺母中防松可靠性最高的一種螺母。2) 對螺栓公差的適應性鎖緊螺母與螺栓旋合時，其鎖緊部位的螺紋孔與螺栓的配合是干涉配合。當螺母達到上偏差螺紋孔時（螺紋孔的平均直徑最大）與下偏差螺栓（螺栓

31、的平均直徑最?。┬蠒r，干涉量可能很小，由干涉量所產生的鎖緊力矩也可能很??；反之，螺母的下偏差螺紋孔（螺紋孔平均直徑最?。┡c上偏差螺栓（螺栓的平均直徑最大）旋合時，干涉量可能很大，由干涉量所產生的鎖緊力矩可能會遠遠大于標準規定的第1次擰入最大力矩。一個工作性能優良的鎖緊螺母，它對螺栓（螺紋）公差應具有良好的適應性。即它與高限螺栓或低限螺栓旋合時，都能獲得符合標準規定的最佳鎖緊力矩值。鎖緊螺母對螺栓公差是否具有良好的適應性，應通過螺栓公差試驗（又稱永久變形試驗）來進行檢查。這一試驗對試驗螺栓的螺紋精度要求很高，相應的經濟成本也很高。因此，一般用途的鎖緊螺母不要求進行這一試驗，而用于航空航天等重要

32、場合的全金屬鎖緊螺母則必須進行這一試驗。由于尼龍材料具有優良的回彈性能，所以，尼龍圈鎖緊螺母對螺栓公差的適應性極佳，在一般情況下，可以不進行螺栓公差試驗。凡是對螺栓公差適應性良好鎖緊螺母，其重復使用性也良好。3) 重復使用性在國內外的許多鎖緊螺母標準（包括國際標準）中，沒有涉及螺母的重復使用性的內容，但一般都規定了螺母要進行5次或15次的鎖緊性能試驗。這是否意味著，一個螺母經過5次或15次裝拆以后，便無法達到標準規定的鎖緊力矩要求，就應該報廢了？實際上，5次或15次鎖緊試驗只是一種試驗方法，并非意味著螺母只能用5次或15次。在一般情況下，經過5次擰入擰出以后，鎖緊力矩由較大值下降到較小值而漸趨

33、平穩，尤其是經過15次擰入擰出以后，螺母的擰出最小力矩值會一直保持平衡不變。然而，這是否意味著鎖緊螺母的反復裝拆次數可以不受限制？對全金屬鎖緊螺母來說，螺栓多次擰入擰出螺母的非圓螺紋孔后，可能會造成金屬螺紋的磨損和局部塑性變形，從而導致鎖緊力矩值的不穩定，甚至會低于標準規定的擰出最小力矩值。因此，在重要使用場合，建議適當限制螺母的重復裝拆次數。美國航空航天緊固件設計手冊推薦全金屬鎖緊螺母可以重復使用約10次。尼龍圈鎖緊螺母的重復使用性極佳，其擰出最小力矩甚至經過100次擰入擰出以后，仍能保持穩定不變。在使用過程中，不必限制其裝拆次數。4) 扭-拉關系扭-拉關系是指擰緊螺紋緊固件時，所施加的扭力

34、矩與因擰緊而在緊固系統內產生的預緊力之間的關系。預緊力又稱螺栓的預拉力，軸力或緊固系統的夾緊力。螺紋緊固件緊固的可靠性在很大程度上取決于這個力。實踐證明，螺紋緊固件松動失效和疲勞破壞的主要原因之一是由于沒有合理的預緊力。所謂合理的預緊力，一般是指緊固件和被連接件在不會因為擰緊而產生破壞的情況下，緊固系統應具有穩定不變的足夠高的預緊力。足夠高的預緊力能大大降低外加的應力幅，從而增加防松和抗疲勞的可靠性。用力矩扳手來擰緊緊固件是國內外長期以來在裝配過程中普遍采用的方法，這種方法所獲得的預緊力是很不精確的。在一般情況下，對于非鎖緊的普通螺母，其支承面上的摩擦所造成的單位力矩損耗約占總力矩的50%，螺

35、紋接觸面上的摩擦所造成的單位力矩損耗約占總力矩的40%，而產生預緊力的扭力矩僅占總力矩的10%左右。因此，在擰緊螺母時，即使對相同的螺母施加相同的擰緊力矩，其預緊力的偏差也可能高達±25%。為安全起見，只能將螺母擰緊到較低的預緊力值，以免預緊力過大而損壞螺紋連接。與普通螺母相比，靠增大螺紋或支承面摩擦力來獲得鎖緊性能的鎖緊螺母，其扭-拉關系的不確定性會更大。對于帶齒形面的自由旋轉型鎖緊螺母，由于支承面摩擦狀態的改變以及被連接表面的劃傷，其扭-拉關系會產生非線性變化，即在施加相同的扭力矩時，所獲得預緊力值的分散性會更大。對于有效力矩型鎖緊螺母，其鎖緊力矩的變化會影響到扭-拉關系的穩定。在一般情況下，對這種螺母所施加的扭力矩應等于對普通螺母所施加的力矩再加上鎖緊力矩（見圖2