螺栓連接到底要不要再加墊圈?

點擊數：31552021-05-22 16:19:26　

我們在機械設備中經常會看到有些螺栓連接會用到墊圈,有些螺栓連接確沒有用墊圈,有一些螺栓連接用的是平墊圈,有一些用的是彈簧墊圈,有一些用的是彈簧墊圈再加平墊圈。

我們在做設計時到底要不要用墊圈呢?好糾結啊,你有沒有一樣糾結過。

接下來就來分享一下相關螺栓連接設計的知識:

螺栓連接--無墊圈,如圖1.

圖1

螺栓聯接--用平墊圈,如圖2.

圖2

螺柱聯接----彈簧墊圈防松,如圖3.

圖3

墊圈到底起到什么作用呢?

平墊圈

在螺栓需要經常拆卸的場合,為了保護被連接件的表面不被劃傷,一般需要在螺母或螺栓頭位置放置平墊圈,這樣就可以防止被連接件表面不被劃傷了,特別對于采用精密機加工的表面。

在一些摩擦系數要求比較精準的連接處,又沒有對摩擦系數進行單獨的試驗要求,比如風電螺栓連接中,一般采購螺栓、螺母、墊圈連接副。

這種情況下螺栓、螺母、墊圈都是由同一廠家提供的,螺栓生產廠家需要對螺母和墊圈進行相應的處理,以保證螺母與墊圈間的摩擦系數保持一致性。同時要求供應商測試扭矩系數滿足技術要求。

當螺栓強度比較高,被連接件的許用壓應力比較低時。例如現在汽車輕量化要求越來越高,在車身,甚至底盤結構件上,大量采用了輕量化連接技術和結構,為了降低螺栓連接接頭中被連接件承壓面的壓應力,防止出現壓潰和永久塑性變形,一般需要增加平墊圈。

另外,螺栓連接中,螺栓頭或螺母承壓面的壓力傳遞是呈喇叭形逐漸擴大的,承壓面越大,壓應力就越小,因此增加了平墊圈可以降低被連接件接觸面的壓應力,保證螺栓連接的有效。

對于需要密封的連接,增大了應力錐在結合面上的應力分布直徑。這樣,增加墊圈可以保證密封效果,如圖4。

圖4

在有一些場合,例如汽車大多采用沖壓件和焊接件,兩個零件之間的孔的位置度不能很好的精確匹配。為了保證兩個連接件之間螺栓孔能一一對應,我們需要增加孔的直徑來補償孔的位置度偏差,螺栓孔超出標準要求時,壓應力超過材料的強度,這種情況下就需要增加平墊圈。

有時為了安裝調整方便,例如控制臂支架與控制表連接,兩個螺栓連接中的其中一個螺栓孔會制成長孔,這樣可以在一定范圍內調節工件的安裝位置,當用長孔時,須采用加厚平墊圈,更具具體情況,甚至采用專用墊圈或多個墊圈。

彈簧墊圈

彈簧墊圈的主要目的是放松,一般用于對螺栓預緊力要求不高,且動載荷較小的場合。目前大量測試已經確認彈簧墊圈對于防松效果不大,所以,對于預緊力比較高的擰緊場合,連接比較重要的場合,不推薦使用彈簧墊圈。

但是對于電氣連接接頭來說,彈簧墊圈對最終完全松動時候還是有一定的效果,特別是松動到一定程度,小預緊力時候仍然能夠有一定的預緊力存在,這時候,比不帶彈簧墊圈的效果仍然能夠起到一定的作用。

當螺栓的夾持長度比較短時,螺栓應力松弛比較明顯,彈簧墊圈可以彌補應力松弛。當然,這個時候可以考慮采用碟形彈簧來代替彈簧墊圈使用,碟形彈簧能夠在軸向壓力更加均勻分布。

有實驗表明,動載荷工況下,高強度螺栓連接彈簧墊圈幾乎沒有防松作用,還會引起螺栓夾緊力的快速衰減,因此國外已經很少把彈簧墊圈用在高強度螺栓連接了。

什么情況下螺栓連接需要用墊圈,我們已經比較清楚了,那么什么情況可以不用墊圈呢?

承受剪應力螺栓(鉸制孔螺栓)連接一般不需要墊圈,首先剪應力螺栓不需要太大的預緊力,工作中也不承受軸向力,這種情況下,螺栓孔一般都比較小,螺母或螺栓頭承壓面一般都比較大,不需要降低壓應力,被連接件就可以承受。

當用法蘭面螺母或螺栓時,因法蘭面螺栓或螺母的接觸面積較大,通常不再需要墊圈來增加接觸面積,降低壓應力。