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螺栓中为什么要加垫圈,垫圈有何作用?

时间:2021-04-29 17:15 作者:到处飞 阅读:74 次

我们在生产生活中都能看到这样的现象,在螺栓连接中,一般都会有一个垫圈,那么这个垫圈是非加不可的吗,什么情况下可以不加,加了有什么用处?今天小编跟大家一起聊聊。

我们在螺栓连接中以及在设计时,到底要不要用垫圈呢?好纠结啊,你有没有一样的经历。如果有,今天就来分享一下相关螺栓连接设计的知识:

螺栓连接--无垫圈

什么情况下,我们不需要用垫圈呢?

承受剪应力螺栓(铰制孔螺栓)连接一般不需要垫圈,首先剪应力螺栓不需要太大的预紧力,工作中也不承受轴向力,这种情况下,螺栓孔一般都比较小,螺母或螺栓头承压面一般都比较大,不需要降低压应力,被连接件就可以承受。

当用法兰面螺母或螺栓时,因法兰面螺栓或螺母的接触面积较大,通常不再需要垫圈来增加接触面积,降低压应力。

螺栓连接--用平垫圈

紧固件中平垫圈主要有减压、增加摩擦、密封、减震、固定的作用。

什么情况下,用平垫圈呢?

在螺栓需要经常拆卸的场合,为了保护被连接件的表面不被划伤,一般需要在螺母或螺栓头位置放置平垫圈,这样就可以防止被连接件表面不被划伤了,特别对于采用精密机加工的表面。

在一些摩擦系数要求比较精准的连接处,又没有对摩擦系数进行单独的试验要求,比如风电螺栓连接中,一般采用组合垫圈,螺栓、螺母、垫圈连接副。

这种情况下螺栓、螺母、垫圈都是由同一厂家提供的,螺栓生产厂家需要对螺母和垫圈进行相应的处理,以保证螺母与垫圈间的摩擦系数保持一致性。同时要求供应商测试扭矩系数满足技术要求。

当螺栓强度比较高,被连接件的许用压应力比较低时。例如现在汽车轻量化要求越来越高,在车身,甚至底盘结构件上,大量采用了轻量化连接技术和结构,为了降低螺栓连接接头中被连接件承压面的压应力,防止出现压溃和永久塑性变形,一般需要增加平垫圈。

另外,螺栓连接中,螺栓头或螺母承压面的压力传递是呈喇叭形逐渐扩大的,承压面越大,压应力就越小,因此增加了平垫圈可以降低被连接件接触面的压应力,保证螺栓连接的有效。

对于需要密封的连接,增大了应力锥在结合面上的应力分布直径。这样,增加垫圈可以保证密封效果。

在有一些场合,例如汽车大多采用冲压件和焊接件,两个零件之间的孔的位置度不能很好的精确匹配。为了保证两个连接件之间螺栓孔能一一对应,我们需要增加孔的直径来补偿孔的位置度偏差,螺栓孔超出标准要求时,压应力超过材料的强度,这种情况下就需要增加平垫圈。

有时为了安装调整方便,例如控制臂支架与控制表连接,两个螺栓连接中的其中一个螺栓孔会制成长孔,这样可以在一定范围内调节工件的安装位置,当用长孔时,须采用加厚平垫圈,更具体情况,甚至采用专用垫圈或多个垫圈。

螺柱连接----弹簧垫圈防松

弹簧垫圈主要增大螺母和螺栓之间的摩擦力,也就是防止运行中的设备由于震动造成紧固螺栓的松动,而增加的防护措施。

什么情况下,使用弹簧垫圈呢?

弹簧垫圈的主要目的是放松,一般用在不大的冲击载荷的结构或不太重要的防松结构或一单螺母松动不会造成大的事故的结构和场合中。目前大量测试已经确认弹簧垫圈对于防松效果不大,所以,对于预紧力比较高的拧紧场合,连接比较重要的场合,不推荐使用弹簧垫圈。

弹簧垫圈的防松是靠压缩弹簧垫圈产生的弹力和弹簧垫圈的缺口的刃边卡到连接面上起到防松效果的,若连接面比较重要,不允许划伤,则需要加个平垫,防止弹簧垫圈划伤接触面,但防松效果会有所下降。

另当螺栓的通孔孔径较多,使弹簧垫圈的接触面积变小,加个平垫为了增加接触面积,例如长条孔时一般加平垫。

有实验表明,动载荷工况下,高强度螺栓连接弹簧垫圈几乎没有防松作用,还会引起螺栓夹紧力的快速衰减,因此国外已经很少把弹簧垫圈用在高强度螺栓连接了。

关于螺栓连接中平垫圈和弹簧垫圈的使用区别,你知道了吗?垫圈对于螺栓防松作用还是比较大的。

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