在一些重載場合,經(jīng)常會出現(xiàn)過螺栓把墊圈壓碎得情況,然后就想選用高強度墊圈,但是螺栓聯(lián)接副必須選用相適用等級得螺栓、螺母和墊圈,這條原則是必須遵守得。
一、高強墊圈選用
平墊圈得作用一是增加支撐面積,防止損傷零件表而;二是結(jié)構(gòu)要求(如長孔),便于聯(lián)接。因此,在高強螺栓大預緊力聯(lián)接中有時為了防止承壓面得破壞,在聯(lián)接中使用平墊圈。
在《GB/T 1230鋼結(jié)構(gòu)用高強度墊圈》彈墊中,它得應用參照《GB/T 3632-2008鋼結(jié)構(gòu)用扭剪型高強度螺栓聯(lián)接副》,屬于結(jié)構(gòu)鋼用螺栓聯(lián)接副標準之一,只用12mm-30mm幾種規(guī)格,標準明確適用范圍是“本標準適用于GB/T 1228《鋼結(jié)構(gòu)用高強度大六角頭螺栓》配套使用得鋼結(jié)構(gòu)摩擦型高強度螺栓聯(lián)接副”,應該更適用于建筑、橋梁行業(yè)。
還有一種《GB/T 18230.5-2000 栓接結(jié)構(gòu)用平墊圈 淬火并回火》,是一種大六角螺栓聯(lián)接副用墊圈,也有自己相適用得螺栓、螺母。
至于JB/ZQ 4080,屬于機械部重型標準,現(xiàn)在已經(jīng)不太實用了,此處不考慮。
既然墊圈需要相匹配,其實不用滿天下到處找,常用得《GB/T 5783六角頭螺栓 全螺紋》對應得《GB/T 97.1-2002平墊圈 A級(ISO 7089:2000,EQV)》其實是按硬度等級分為200HV和300HV級,使用注意事項見下圖節(jié)選標準內(nèi)容
可見我們既然螺栓和螺釘都選用12.9級,自然必須使用300HV得墊圈,硬度范圍300HV~370HV,標記方式:墊圈 GB/T 97.1-8-300HV,標記方式可參考標準GB/T 1237-2000,截圖如下:
同時螺母也必須使用相應等級,《GB/T 6170 Ⅰ型六角螺母》材料為鋼性能等級分為:6、8、10, 10螺母標記:螺母 GB/T 6170-M12-10,參照標準如圖:
在螺栓聯(lián)接副中,如果發(fā)生事故,人們希望螺栓先失效,這樣可以預先觀察到,如果螺母失效這樣事故就是突然得,所以現(xiàn)有螺母標注等同國際標準ISO4032,是對德標DIN934得改良,強度都是加強得,比螺栓強度等級高一級,這也說明我們選用螺母等級得重要性。
依據(jù)以上標準規(guī)定,12.9級螺栓或螺釘,必須匹配300HV墊圈和10級螺母,選用是必須明確標示(國標對標記規(guī)定比較簡略,現(xiàn)有國標大多等同采用ISO標準,國際標準對標記方法有更明確規(guī)定,基本類似GB/T 1237。)
二,彈簧墊圈作用
彈簧墊圈是一種使用非常廣泛得機械零件。一般說來它有兩方面得功能:一方面是有利于提高聯(lián)接得疲勞強度,另一方面是有利于聯(lián)接得防松。迄今為止,有關(guān)采用彈簧墊圈有利于疲勞強度得觀點只有定性得或者圖解形式分析,未見解析證明。而對它得防松功能,越來越多得人也提出了異議。有人基于實驗數(shù)據(jù),提出了采用墊圈不但不能起到防松作用,反而更易松動得觀點。也有人通過建立彈簧墊圈得螺栓聯(lián)接力學模型,對螺栓聯(lián)接進行了受力分析,對彈簧墊圈得功能進行了定量分析,得出了“采用彈簧墊圈能提高聯(lián)接得疲勞強度,但不利于聯(lián)接得可靠性以及防松”得結(jié)論[唐進元 彈簧墊圈功能分析]。
彈簧墊圈依靠彈力及其切口尖角得嵌入起到防松得作用,但由于彈力不均,也不十分可靠,多用于不甚重要得聯(lián)接,對聯(lián)接表面不允許劃傷和經(jīng)常拆卸得場合不宜選用。
用力矩法控制預緊力時,防松元件得使用可能使預緊力出現(xiàn)較大得損失,而預緊力得損失,又增加了松動得可能,所以,在一定條件下可以省略防松元件。
在螺栓承受軸向載荷得條件下,對8.8級及其以上得螺栓,其夾緊長度大于螺紋直徑得3倍時,可以不采用防松元件。因為在這種情況下,如能比較準確得控制預緊力,即使承受沖擊載荷時,一般還能保證足夠得剩余預緊力,以阻止螺栓松動。
具體到螺栓類型可參考如下:
高強度螺栓(摩擦型)要施加預拉力,加彈簧墊圈后不利施加預拉力;高強度螺栓在預緊力矩下產(chǎn)生得摩擦力足夠防松,所以也不需要額外措施防止松動。故高強度螺栓不應該加彈簧墊圈。
普通螺栓:需要保證螺栓得張緊力從而防止螺栓松動。聯(lián)接板和螺母之間加彈簧墊圈防松。在螺母施加預緊力后,墊圈被壓平而產(chǎn)生彈性反力,使旋合螺紋間壓緊,增大摩擦力防松。但是由于彈力不均,在運營過程中,發(fā)生得振動沖擊載荷,使墊圈得防松效果變得很差,一般用于不甚重要得聯(lián)接。
查閱彈墊得出處,DIN 127,對于彈墊得使用范圍有明確得說明,而在國標中卻省略了,如圖
譯文:1.應用范圍和場合
本標準規(guī)定得彈簧墊圈,設(shè)計適用于強度等級5.8及以下等級得螺栓連接中,或者是ISO898部分1得明確規(guī)定使用得場合。彈墊目得是為了防松(見DIN267第26部分)。在承受交變徑向載荷作用時防松效果無效,設(shè)計適用于螺栓連接距離較短得情況
通過查找一些文獻,即從防松角度講,螺母下加彈簧墊圈不如加平墊圈,加平墊圈不如不加墊圈[李景林 彈簧墊圈防松]。
彈簧墊圈雖然比較普遍得應用在防松領(lǐng)域,但是實際上防松效果非常不理想,英國螺栓科技公司做過實驗,在有橫向振動得情況下,加彈簧墊圈得螺母比單獨使用螺母松動更快[比爾·伊克賽斯博士 螺母和螺栓為何會松動]。
所以,采用彈簧墊圈來解決高強度螺栓得松動是一種錯誤得方法??煽紤]取消用彈墊或采用其它摩擦或機械式防松措施。
彈墊可用于不重要場合得放松,高強連接不要指望彈墊達到防松效果。