螺栓松动的分析与预防

螺纹连接标准化程度高、品种多、制造方便、易于拆卸，能适应各种工作条

件，因此在机械中应用广泛。从原理上说，螺纹连接能够满足自锁条件，在静载

荷下不会松脱，但在摩擦、冲击、振动或交变载荷作用下，螺纹连接松动时有发

生，甚至产生重大事故，因此，螺纹防松一直也是困扰机械行业的重大课题。

1、螺纹连接松动定义及危害

螺纹连接的本质在于获得合适的夹紧力，以保证被连接件稳定地连接到一

起。所谓松动，是指螺栓连接全部或部分丧失轴向夹紧力，这种松动通常会导致：

1、连接部分的分离和脱落；

2、连接部分的滑移；

3、过度的相对位移和连接部分的碰撞；

4、分离产生的噪音及不密封；

5、连接处的牢固性降低，导致增大的振动；

6、振动导致疲劳断裂；

7、高速运转下惯性冲击断裂；

因此，为减少螺纹连接松动失效的危害，其关键在于保证合适及稳定的夹紧

力。

2、螺纹连接松动原因及解决方案

螺纹连接松动通常分为两种类型，旋转松动及非旋转松动，下面我们就这两

种松动类型的原因进行分析。

2.1、旋转松动的原因及解决方案

旋转松动由螺纹副的相对移动导致，正常情况下，各紧固件厂家对螺纹摩擦

系数均有要求，从而保证螺纹的自锁性能。

针对旋转松动的主要原因，摩擦及振动，既可适当增大摩擦系数，如在

螺栓端面增加防滑齿，采用锁紧螺栓或锁紧螺母等；同时，也可直接减小振动影

响，如螺栓螺母涂防松胶，或采用机械方式固定螺纹连接，使螺纹连接在振动的

条件下减小滑动。

2.2、非旋转松动的原因及解决方案

非旋转松动主要体现在夹紧力的逐渐衰减，主要有五种形式，蠕变、塑性伸

长、压溃、热膨胀及磨损。

其中蠕变、塑性伸长，当装配载荷超过螺栓的屈服强度时，螺栓伸长并发生

蠕变，导致轴向力的衰减，如果发生，表明螺栓已经接近性能极限，装配工艺或

螺纹连接设计不合理，需重新选择。

而压溃，当装配载荷超过被连接件的屈服强度时，被连接件被严重压变形，

导致轴向力的衰减，如发生，表明被连接件已接近性能极限，装配工艺或螺纹连

接设计不合理，需重新选择。

热膨胀，主要温度的影响，温度变化，依VW01129[4]，摩擦系数与温度有

较大关联，针对有机防锈涂层，辅助的润滑剂涂层或混合润滑剂，如PTFE或

PE，在高温时会明显减小摩擦系数。极端情况下，螺纹升角>3°，拧紧在光滑

的部件上，温度>80℃时，会发生自松，故因温度而导致松动，主要为设计不合

理，需重新选择。

磨损，多发生在较为粗糙的端面上，端面严重挤压变形后应力释放，导致轴

向力的衰减，但磨损发生一般需要一定的时间，故有时很难发现和预防，仍应在

螺纹连接设计中对粗糙度及材料耐磨性能详加考虑和规定。

针对螺纹连接的非旋转松动，其主要原因在于设计和装配的不合理，而装配

不合理的预防多应在设计中考虑，故针对非旋转松动，仍应在设计中考虑预防。

3、螺纹连接松动的监控

针对螺纹连接松动的主要原因：摩擦、振动及设计，人们采取各种积极有效

的措施，如：摩擦防松、直接锁紧、破坏运动副关系及粘结等方法，但螺纹连接

影响因素较多，且各影响因素波动性较大，故较难实现100%合格不松动；同时，

关键位置的螺纹连接又必需保证100%的合格不松动，因此，在装配中，如何有

效地对可能的松动进行监控并提前发现便尤为重要。通过分析整个拧紧过程，过

4、总结

针对关键位置的螺纹连接，松动失效绝不允许发生。因此，除针对松动原因

制定防松措施外，还必须对其影响因素波动和可能的松动风险进行有效监控，本

文分析了螺纹连接松动的危害、原因及解决方案，并探讨了拧紧过程监控及装配

后扭矩衰减监控两种途径，以实现对螺纹连接松动风险的有效发现和预防。

参考文献

[1]GB/T16823.1-1997螺纹紧固件应力截面积和承载面积[S]

[2]GB/T16823.2-1997螺纹紧固件紧固通则[S]

[3]GB/T16823.3-1997螺纹紧固件拧紧实验方法[S]

[4]VW01129米制标准螺纹摩擦系数界限值[S]

[5]VW01110-3螺纹连接EC拧紧系统的参数设置[S]

[6]VW01110-2螺纹连接装配和过程保证[S]