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    永年三圓科普:墊圈的作用

    發表時間:2020-4-3 9:31:55  作者:三圓  來源:三圓  瀏覽量:5260

    墊圈的基本功能都有哪些,在實際安裝過程中起到什么作用。本文將從支撐表面摩擦、隔離以及彈墊的彈簧功能三個方面來做簡要介紹。

    1、對表面的承載作用

    墊圈的作用在實際運用中可謂一舉多得,可以彌補支承面不足、分散壓力、可保護被連接件不受劃傷以及穩定摩擦系數等。

    提供支承面:

    在螺栓或螺母下安裝較大的平墊片,以彌補螺栓或螺母支承面不足以覆蓋被連接件的缺陷。

    減小支承面壓力或使其壓力均勻 :

    當被連接件質地較軟,不足以承受支撐面的壓力,可使用較厚且較硬的大平墊來降低支撐面壓力或均勻支撐面的壓力分布。

    穩定支承面摩擦系數:

    當被連接件表面平整度較差或者其表面較為粗糙,從而導致支撐面的摩擦系數不穩定,為了穩定支撐面的摩擦系數,此時可以安裝平整且表面光滑的墊片。

    保護支承面

    當螺栓或螺母擰緊時,會存在將被連接件表面劃傷的風險,此時可將墊片安裝在連接系統中,起到保護支撐面的作用。如下圖中平墊圈可安裝于螺母和被連接件之間,分散螺母對被連接件的壓力,用來保護被連接件表面不受螺母劃傷或擦傷。

    2、隔離功能

    墊片的隔離功能主要表現在以下兩個方面:減少非旋轉松動和減少旋轉松動。

    減少非旋轉松動

    這里需要解釋一個名詞——非旋轉松動。即螺栓螺母未發生相對轉動的情況下也可能產生松動。此種情況也可能會導致軸向預緊力發生降低。預緊力的產生是螺栓彈性伸長與被連接件彈性壓縮的共同作用。當螺栓的彈性伸長減小或被連接件的彈性壓縮減小,螺栓的軸向預緊力便會減小。

    ◆ 那么影響螺栓彈性伸長和被連接件彈性壓縮的原因都有哪些呢?
    - 被連接件的磨損、塑性塌陷; 被連接件的蠕變壓縮等。
    - 螺栓擰緊后產生塑性變形、嵌入;螺栓的蠕變伸長;螺栓的熱膨脹等。

    ◆ 墊圈是如何發揮作用的 ?

    為了減少非旋轉松動,我們可以在連接系統中加入較厚的墊片,意味著變相增加了螺栓長度和被連接件的厚度,使得螺栓和被連接件的彈性變形量增大,抑制了軸向預緊力的下降,從而減少了非旋轉松動,這就是墊片的隔離作用。

    ◆ 舉例說明:

    當螺栓、螺母與較軟或硬度相對較低的被連接件緊固連接時,我們可以在被連接件與螺栓螺母間安裝較硬較厚的大墊片以變相提升被連接件的厚度,從而防止螺栓螺母壓潰被連接件。這里墊片起到增加被連接件厚度的隔離功能。

    減少旋轉松動

    什么是旋轉松動——內外螺紋在松開方向發生相對運轉時產生了松動。
    根據施加在螺栓軸線上的載荷,我們可將其類型劃分為:剪切載荷、扭轉載荷、拉伸載荷。其中剪切載荷被認為是很敏感的一類載荷。

    ◆ 發生旋轉松動的機理和條件

    在剪切載荷作用下,如果位移發生在螺紋表面時,由于螺紋的螺旋性截面特點,作用在滑動中心線左右兩側的力勢必不同。上升側阻力較高,下降側阻力較低,由于左右兩側力的差異,產生了使螺栓沿軸向轉動的旋轉扭矩,此扭矩連續作用在螺紋下降的方向,即螺紋松動的方向。原理可見下圖

    而促使螺栓發生旋轉松動的重要條件之一是在支承面也要存在滑動,即被連接件的滑動量要大于臨界滑動量(臨界滑動量為不引起支承面滑動的情況下,被連接件間的最大滑動量)。臨界滑動量包含兩個方面:支承面上的摩擦力使得螺栓彎曲而引起其頭部位移;螺栓在內螺紋中的傾斜引起的螺栓頭部位移。

    ◆ 影響連接件臨界滑動量的因素

    被連接件的厚度、螺紋旋合長度、軸向預緊力、支承面側向滑動時的摩擦系數等等。

    ◆ 墊片是如何起作用的

    根據上述,如果將厚墊片加入到連接系統中,可增大被連接件的臨界滑動量,從而避免或減小旋轉松動。這種情況下,墊片起到了增加被連接件厚度的隔離功能,減小支承面發生滑動的風險。

    3、彈簧墊片的彈簧功能

    彈簧墊圈能提供彈簧功能。
    彈簧墊圈起到對非旋轉松動的軸向預緊力補償
    當彈簧墊圈受壓時,其高度降低,反作用力增強。當彈簧墊圈被大于完全壓縮載荷壓縮時,墊圈不具備彈簧功能,只能充當一塊金屬薄板(在完全壓縮載荷狀態下,彈墊不會進一步變形)。所以,只有當墊片被小于完全壓縮載荷壓縮時,才會具有彈力。

    為避免或減少非旋轉松動現象(如易發生螺栓的嵌入、被連接件發生塑性塌陷),可利用彈簧墊圈的剩余彈力對螺栓軸向預緊力發揮補償作用,以減小螺栓預緊力的損失。以下圖示中彈簧墊圈對螺栓起到補償預緊力的作用。

    彈簧墊圈可提供旋轉松動阻力

    在低軸向預緊力范圍內,彈簧墊圈可發揮其彈簧功能,對螺栓或螺母連接副可提供轉動阻力。這是因為軸向預緊力低于彈簧墊圈的完全壓縮載荷,彈簧墊圈可以發揮其彈簧作用,以提供阻止旋轉的阻力。在正?;蜉^高的軸向預緊力下,彈簧墊片被完全壓平,喪失彈力,不能提供阻止連接副旋轉的阻力。為了提高彈簧墊圈的有效性,彈簧墊圈的完全壓縮載荷須提高,并接近正常的螺栓軸向預緊力范圍??梢妷|圈的作用不可忽視!

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