上期回顾
上一期《细说紧固件的旋转和非旋转松动》（阅读请点这里），我们介绍了松动的两种类型，分别为旋转和非旋转松动，其中旋转松动，通常称为自松。德国工程师容克，则对这种由旋转引起的自松进行了试验分析，提出了著名的容克紧固件自松理论。
这一期，我们将继续沿着容克的视角，来探究如何从根源上消除松动。
容克振动试验松动曲线
类似于Junker试验（试验细节见规范DIN65151）的试验允许比较各种紧固件设计的性能，以防其自松。在过去的二十年中，已经完成了大量的工作来调查现有的紧固件设计，以便对其抗振动松动性能进行比较。为了进行有效的比较，必须使用相同的振幅，因为这对结果有很大的影响。这里给出了螺旋弹簧垫圈的典型试验结果。
在一些试验中，将螺旋弹簧垫圈放在螺栓头下，会加速松动，其他试验表明，使用此类垫圈与使用无任何锁定装置的螺栓具有类似的防松性能。许多大型设备制造商都知道这些规定，并不再在其内部标准中规定使用此类垫圈。然而，从汽车、家电等行业的持续使用来看，许多企业或组织似乎并不了解这些情况。
螺纹紧固件上使用的许多锁紧装置要么基于防止螺栓和螺母螺纹之间的相对螺纹移动（如尼龙插入螺母），要么基于螺母到接头的相对移动（如各种类型的“锁紧”垫圈）。
然而，容克和其他后来的研究者都指出了防止被连接件横向运动对防松的重要性。螺栓连接，其设计应确保来自螺栓的夹紧力产生的摩擦力足以防止连接板之间的横向移动，只有这样才能不会松动。在设计阶段，这可以通过选择紧固件的尺寸和强度来实现，这样预紧力可以产生足够的摩擦力，以防止外部载荷导致被连接件的移动。
研究结论
最普遍接受的螺纹紧固件自松的原因不是振动太大，而是接头运动，特别是螺栓螺纹和支承面的横向滑动。如果可以从螺栓获得足够的预紧力以防止接头移动，则不需要锁定装置，因为摩擦力会将零件固定在一起。
防止自松的关键是提供足够的螺栓载荷
使用螺纹紧固件进行设计的主要问题是，当包括摩擦条件的变化时，确保预紧力足以将零件牢固地固定在一起。
通常，拧紧方法主要用扭矩法来拧紧，以便能够经济地组装接头。当考虑到这一点，并且可能存在一个主要扭矩（具有最大和最小限值）时，可以生成一个图表，显示由装配扭矩和摩擦系数引起的预紧力变化。
摩擦系数对螺栓预紧力的影响
根据螺栓产生的最小预期预紧力设计接头将消除任何松动风险，如果不应用“安全系数”，在使用预紧力平均值进行设计将导致许多螺栓松动的可能性。
还需要考虑预紧力的损失，这发生在螺纹和螺栓头和螺母表面下的接触面沉降或嵌入（这一点非常重要，目前很多行业计算螺栓都是按照平均值来进行的，在最小预紧力的情况下就会造成预紧力不足，存在滑动松动的风险）。
为了保持嵌入量的限制，需要确保螺母面、螺栓头和接头下的轴承应力保持在被夹紧材料的最大允许支撑应力范围内。如果无法防止被连接件运动，例如横向热膨胀，则应指定一个经验证的锁定装置来防止可能造成的螺栓连接松动。
Zmart横向振动试验机
Zmart横向振动试验机
试验机测试界面
2、传力机构采用刚性连接，而不是类似容克试验机的弹性钢板连接，这样能够保证输出到振动装置上的振幅的一致性。
3、采用双电机驱动，能够较容易的调节振幅大小。
4、可以在振动时测量螺纹处摩擦扭矩和螺纹摩擦系数，便于更好的分析防松效果。
5、可以多段振动，在试验软件中设定不同的振动频率和振幅，不需对硬件（如容克试验机中的凸轮）进行改变。
扩展阅读：
德国SCHATZ®横向振动试验系统 (Vibration System)
关于兹懋
作为德国领先紧固技术在中国的代言人，旨在通过引进最先进的紧固技术助推中国先进制造业的发展。兹懋是来自德国的Kistler Remscheid (原Schatz)、ECM Datensysteme、AFS先进连接技术研究所驻中国的全权代表机构。提供源自德国的螺纹紧固连接检测、校准、分析的仪器设备，以及紧固连接全寿命周期的解决方案，并定期举办专业的紧固培训研讨会，深受业内好评。
