陈伟婧

（中车长春轨道客车股份有限公司 国家轨道客车工程研究中心转向架研发部,吉林 长春 130062）

引言

螺纹连接因具有结构简单、安装拆卸方便、互换性强、可重复使用等优点被广泛应用于各类机械产品中。在所有连接方式中,螺纹连接在机械制造行业中的占比为68%[1]。然而,在外部载荷的作用下,特别是受到振动、冲击以及交变温度等动态载荷时,连接结构容易出现预紧力下降甚至松动、脱落现象。实际应用中,由于螺纹连接松动引发的各类机械故障和安全事故也屡见不鲜。所以研究螺纹连接松动机理,分析影响松动的因素及各种防松方式的特点和差异,对指导工程应用具有重要意义。

1 螺纹连接自锁机理

1.1 螺纹连接受力分析

将螺母简化为滑动质量块,螺母相对于螺栓的转动可以看作水平力推动滑块沿螺纹斜面运动。对于受力最为简单的矩形螺纹,将其连接副沿螺纹中径展开可得图1 所示受力模型。螺母相对于螺栓的旋紧运动相当于水平力推动滑块沿斜面向上滑移,受力关系如图1a,旋松运动相当于水平力推动滑块沿斜面向下滑移,受力关系如图1b。

图1 矩形螺纹连接副的受力模型

其中,FQ- 螺母与螺栓之间的轴向预紧力,FT- 螺母受到的水平推力,FN- 螺栓对螺母的法向反力,μ-螺纹副间摩擦系数,μFN- 螺栓与螺母间的滑动摩擦力,FR- 摩擦力与法向反力的合力,φ- 螺纹升角,ρ- 摩擦角。

拧紧螺母过程中,根据受力平衡关系可得：

松退螺母时,根据受……