螺栓緊固原理
3 導柱防松的主要因素
3.1 預緊力的影響
螺栓栓松動的因素有很多。經過實驗發現在較大預緊力的情況下能夠有效提高螺栓的防松性能，在擰緊的過程中，螺栓發生了屈服，螺栓的軸向預緊力和緊固扭矩不成比例，螺栓用扭矩法擰緊，則必須避免螺栓的屈服。在研究中使用三種螺栓螺母組合進行振動測試，在預緊力過大的情況下其中一個組合的疲勞失效過程如圖2 所示，在測試過程中隨著循環加載次數的不斷增加，最終導致螺栓失效[2]。
圖2 疲勞屈服曲線
3.2 預緊力與預緊力矩的關系
為了保證螺紋聯接有效必然存在預緊力，預緊力矩是通常是利用控制緊固扭矩來擰緊螺紋類緊固件，常用的工具有扭力扳手這中設備能有效控制緊固扭矩。預緊力與預緊力矩之間存在著復雜的關系，受到多種因素的影響，通過實驗儀器可以更方便地確定兩者之間的關系，同時測量出預緊力在螺絲之間和擰緊過程中螺紋南與支承面上的陰力信息如圖3所示。
螺栓的擰緊過程是一個克服摩擦的過程，在這一過程中存在螺紋副的摩擦及端面摩擦。通常情況下，裝配扭矩約90%都由螺紋副摩擦及端面摩擦消耗掉了，只有約10% 轉化為螺栓軸向夾緊力。理論上，螺栓擰緊過程中擰緊扭矩T、螺栓軸向預緊力F、摩擦系數及螺紋形狀等多種因素的影響它們之間的關系如下。
式中：d2 為螺紋中徑，dω 為支承面等效摩擦直徑，d0 為螺母支承面外徑，dh 為螺栓孔直徑，P 為螺距，F 為螺紋軸向預緊力。
螺紋扭矩Ts 和支承面摩擦扭矩Tω 表達式如下：
4 防松措施
螺栓和螺母松動的原因都是被聯接件發生往復的相對滑動，防止螺栓或螺母旋轉松動措施是限制被聯接件之間的相對滑動，主要方法是選用高強度、高韌性的材料避免開始階段產生塑性變型，目前的防松技術主是抑制松動即控制滑動僅存在低于臨界滑滿范圍內[3]。
4.1 雙螺母
雙螺母是一種常用的應對松動的方法，如果正確裝配雙螺母可以產生較大的旋轉阻力矩，如果螺母裝配不正確則是無用的，正確的裝配擰緊方法如圖5 所示，先擰緊下螺母到指定的扭矩T1，然后擰緊上螺母到規定的扭矩T2，將上螺母固定在原來的位置，沿松開方向轉動下螺母直到上下螺母的接觸面相互壓緊為止。
4.2 彈簧墊片
彈簧墊圈的基本作用是在螺母擰緊之后給螺母一個力，增大螺母和螺栓之間的摩擦力。也就是為了防止運行中的設備震動造成緊固螺栓的松動，而增加的一種防護措施。彈簧墊圈的防松原理是在把彈簧墊圈壓平后，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，從而防止螺母松動。彈簧擴墊片只是在低軸向預緊力范圍是有效的（軸向預緊力低于彈簧墊片的完全壓縮負荷），在此范圍內，彈簧墊片發揮彈簧的功能。在正常、適當的軸向預緊力范圍內，它處于安全壓縮狀態，使得墊片只能發揮隔離片的功能。