在众多的螺纹紧固件防松解决方案中,双螺母防松作为一个出现已经超过150年的解决方案,如今仍有大量的实践应用,但其中也不乏一些错误应用、错误安装。这里,我们将对双螺母防松做一个深入的解析,让大家对双螺母防松有一个更全面的认识。
双螺母防松,在螺纹副中使用2个螺母进行拧紧安装,在拧紧后获得防松性能的提高。(如图一所示) 我们可以清楚地看到,双螺母结构中有2个不同型号的螺母,接近支撑面的螺母有着更小的厚度,我们称之为薄螺母或Jam Nut,接近螺纹尾部的螺母有着更大的厚度,我们称之为全高螺母。
*全高螺母和薄螺母的上下换位使用是一种错误的应用(如图2所示)
为了达到预期的防松性能,正确的拧紧也至关重要。通常我们需要将薄螺母拧紧到设计的全扭矩的30%-50%,这时将产生一个F1的夹紧轴向力,并作用在薄螺母和支撑面的界面上。
在这之后,再将全高螺母拧紧到全扭矩的100%,这时将在全高螺母和薄螺母的界面上产生一个F3的界面作用力。由于受到全高螺母的“挤压”,薄螺母与支撑面的界面作用力将变为F2并逐渐变大(夹紧轴向力也逐渐变大)。在F3>F2后,薄螺母与螺栓的螺纹接触将从下牙侧接触转变为上牙侧接触,并在上牙侧间产生一个数值为(F3-F2)的“螺栓轴力反向”螺纹间作用力。
在受到外部振动载荷时,由于F3大于F2,螺纹自松只能发生在薄螺母与支撑面的界面上,薄螺母与厚螺母之间便形成了自锁,提高了螺纹副的防松性能。
横向振动试验是一种有效的评价防松性能的方法,试验按DIN 65151执行,通过比较不同防松方案之间残余轴力百分比的差异来进行性能对比。
在对薄螺母进行的横向振动测试结果中,可以非常清楚地看到,正确应用的双螺母可以做到40%的轴力残余,而错误应用的双螺母则丢失了所有100%的轴力。