振動環境下，緊固件的松動就像一顆“隱形炸彈”，隨時可能引發設備故障。今天，法士威分享一場硬核對比測試，揭秘8種螺母組合的防松性能，幫你找到最適合的防松解決方案。

一、罪魁禍首

松動的根源無非是拉扯、擠壓和扭轉，振動工況集齊了這些誘因。螺栓和螺母的接合面在振動中就像被一雙無形的手反復“拉扯”“擠壓”和“扭轉”：

1、拉扯：拉扯工況的軸向力拉伸螺栓，導致螺栓伸長。

2、擠壓：擠壓讓螺紋輪廓形變，導致螺紋間隙增大。

3、扭轉：振動下的反向扭轉產生的切向力，導致螺母或螺栓旋轉松動。

這些力的共同作用會導致螺栓或螺母的相對運動，從而消減摩擦力，最終導致松動。

二、解決之道

面對以上罪魁禍首，怎么對癥下藥呢？為減少松動，通常從以下三個方面入手：

1、增加接觸面積和摩擦力：通過調整導程角、側面角和引入錐度來增加螺紋的接觸面積和摩擦力。

2、化學粘合：使用化學膠粘劑防止螺紋之間的相對運動。

3、機械鎖緊：通過特殊的機械結構設計來增加摩擦力或限制運動。

三、防松組合

針對振動松動問題，以下幾種典型螺母組合解決方案可供參考：

1、普通螺母：通用件，螺紋間的摩擦提供基本咬合功能。

2、雙螺母：通過兩個螺母的配合產生額外的摩擦力防松。

3、墊圈類：平墊/彈簧墊/帶齒墊/尼龍墊，通過墊圈設計分散壓力、增加摩擦力。

4、尼龍鎖緊螺母：帶有尼龍嵌件，利用尼龍的彈性增加摩擦力來減少相對滑動。

5、化學膠鎖緊螺母：通過化學膠粘劑來防止螺母松動。

四、試驗設計

通過模擬振動環境并實時監測夾緊力變化，可以精準評估每種螺母組合的防松效。

4.1 試驗裝置

針對防松性能的試驗裝置一般由電動機、凸輪機構、負載測量單元、振動傳遞機構等組成：

1、電動機：提供穩定的旋轉運動；

2、滑輪裝置：將電動機的旋轉運動傳遞到另一軸，確保動力的高效傳遞。

3、凸輪機構：安裝在旋轉軸上，將旋轉運動轉化為固定頻率的擺動運動。

4、負載測量單元：用于測量被測試螺栓夾緊的兩板之間的夾緊力。

5、接近開關：通過記錄軸的旋轉次數，精準統計振動次數。

振動傳遞機構：將振動傳遞到待測件。通過調整滑輪步進，可以改變振動頻率，模擬不同強度的振動環境。

4.2 試驗試件

基于兩種高強度螺栓搭配8種不同螺母墊圈組合進行試驗；

4.3 試驗參數

振動板末端的振幅為0.175 mm，振動頻率3 Hz。每種組合至少進行10000次振動循。測量單元實時收集測試數據。

為了確保結果的可靠性，所有實驗均重復進行三次，以獲得平均數據并減少隨機誤差的影響。

五、試驗結果：誰是王者

試驗后，收集、整理并分析不同螺母和墊圈組合在M16和M10高強度鋼螺栓上的松動情況，以及不同初始夾緊力對螺栓松動的影響。

5.1 不同螺母在M16高強度鋼螺栓上的松動情況

首先，我們來看不同螺母組合在M16高強度鋼螺栓上的實時夾緊力變化情況：

以通用螺母為基準，平墊圈的防松性能略有提升，但效果有限；

雙螺母/帶齒墊片/彈簧墊/化學膠/尼龍鎖緊螺母都能夠有效減少松動，效果顯著；其中，尼龍鎖緊螺母在試驗中表現突出。

5.2 不同螺母在M10高強度鋼螺栓上的松動情況

不同尺寸的螺栓組合是否也適用于以上發現呢，我們再來看看M10高強度鋼螺栓上的松動對比情況：

以通用螺母為基準，平墊圈的防松性能略有提升，但效果有限；

外齒墊/彈簧墊/尼龍墊都能夠有效減少松動；雙螺母優勢更明顯；尼龍鎖緊螺母和化學膠鎖緊螺母在試驗中表現最突出。

5.3 不同初始夾緊力下，各螺母在M16高強度鋼螺栓上的松動情況

最后，我們分析不同初始夾緊力對M16高強度鋼螺栓松動情況的影響：

對于所有初始夾緊力，松動趨勢幾乎相同。10200次后夾緊力相對于初始夾緊力的松動率計算如下表所示。

當初始夾緊力超過11kN時，松動最小。原因可能是較高的初始夾緊力使緊固件在接觸點處發生較大的變形，增加了摩擦阻力，從而減少松動。但是，過高的夾緊力也可能對緊固件結構造成損傷從而影響防松性能。

六、螺絲君經驗與總結

在防松性能中，不僅螺栓和螺母起著關鍵作用，墊圈等緊固件也同樣重要。此外，合適的初始緊固力對于確保緊固件的穩定性至關重要。在測試的多種抗松動緊固組合中，化學膠鎖緊螺母表現出最顯著的抗松動能力，其次是尼龍鎖緊螺母。

通過今天的分享，希望你能更好地理解不同鎖緊螺母在振動環境下的表現，并為選擇合適的防松方案提供科學依據。