【专栏：扭矩开发测试及试验分析】锁紧螺母可以重复使用几次？
GUIDE
导读
普通螺母在使用过程由于振动等其它原因会自行松脱，为防止这种现象，于是就发明了自锁螺母。
自锁螺母它的功能主要是防松、抗振，用于特殊场合。
其工作原理一般是靠摩擦力自锁，因为它们不是在“自由旋转”，而是需要一定的有效力矩来完成装配。
多年来，开发的锁紧螺母样式繁多，但我们将集中于两大类别：全金属锁紧螺母和尼龙嵌件锁紧螺母。
01
锁紧螺母重复使用特性研究
1、重复使用，对紧固件防松性能的影响研究
选用两种典型锁紧螺母：全金属自锁螺母和尼龙自锁螺母，各10颗/组，两种螺母均（M12x1.25）8级，选择相配（M12x1.25）8.8级标准六角头螺栓，共20颗/组，各3组。
模拟紧固件重复使用、装卸工况，在横向振动机上，进行拧紧-振动-拧出-再拧紧试验，试验频率为12.5Hz，振幅（±1.5）mm，每次拧紧时初始预紧力，均为螺栓保证载荷的75%，即40KN，横向振动其他要求，按照GB/T10431-2008《紧固件横向振动试验方法》执行，记录每次拧紧后经过1500次振动时，紧固件的剩余预紧力占初始预紧力的比例，如图1所示。
图 1 重复使用对紧固件防松性能的影响
综合观察图1：
全金属自锁螺母的拧紧-振动试验进行到（6~8）次时，初始预紧力下降超过20%，判定其防松性能已不再可靠的，故推荐重复使用全金属自锁螺母不要超过5次；
而尼龙自锁螺母进行50次拧紧-振动试验后，残余预紧力仍保持的不错。
对比前10次拧紧-振动试验阶段，全金属自锁螺母的残余预紧力明显小于尼龙自锁螺母。
产生这种差异的原因是：螺母反复拧入拧出、振动过程中，有效力矩部分的材料出现应变，导致弹性变形力减小，螺纹联接更易发生松动。
试验前期，有效力矩变化，对锁紧螺母旋转松动贡献更大，而全金属自锁螺母的等效有效力矩值及散差明显大于尼龙自锁螺母，受有效力矩部分影响很大，所以：全金属自锁螺母允许重复使用的次数小于尼龙自锁螺母，防松能力也不如后者。
通过图1（a）还可以看出：超过10次反复拧紧后，随着拧紧次数的增大，尼龙自锁螺母的残余预紧力有变大的趋势。
原因是：锁紧螺母进行10次反复拧紧、振动试验后，其有效力矩值较之前变的很小，此时，摩擦系数对防松性能的影响更加明显。
随着重复拧紧、振动的进行，摩擦系数变大，防松性能更好。
2、重复使用对紧固件拧紧扭矩的影响
重复装卸锁紧螺母，对其等效有效力矩Tpe和扭矩系数K都存在影响。
再次选取同一批次的两种螺纹紧固件各3组，试验按照GB/T16823.3-2010《紧固件扭矩-夹紧力试验》要求进行，设定试验夹紧力为40kN，拧紧速度20r/min，记录每次拧紧到同样夹紧力时，锁紧螺母实际扭矩。
重复使用对紧固件拧紧扭矩的影响，如图2所示：
锁紧螺母重复拧入拧出前期，拧紧扭矩主要受有效力矩减小的影响，有一定下降趋势，而夹紧力变大是有利于防松的，因此使用初始扭矩反复拧紧全金属自锁螺母在5次以内是完全可行的；
而对于尼龙自锁螺母，重复使用超出20次后就要考虑增大拧紧扭矩，否则可能导致夹紧力不足；
超过40次以后，发现3组样件所需拧紧扭矩值偏差极大，已超过拧紧扭矩值的20%，说明部分尼龙嵌件内部出现了失效，此时很难通过扭矩值T较准确的控制夹紧力F的大小，故推荐重复使用尼龙自锁螺母不要超过40次。
图 2 重复使用对紧固件拧紧扭矩的影响
3、重复使用特性总结
全金属自锁螺母的等效有效力矩及散差，大于尼龙自锁螺母，前者受有效力矩减小的影响很大，建议重复使用次数在5次以内。
尼龙自锁螺母反复使用40次，仍有较好的防松性能，但重复使用20次后，需要加大拧紧扭矩，实际拧紧扭矩值通过反复拧入拧出试验确定；
若超过40次继续使用，内部尼龙嵌件可能发生破坏，扭矩已不能准确控制夹紧力，不推荐继续使用。
02
总 结
建议重复使用全金属自锁螺母不要超过5次；而尼龙自锁螺母可以重复使用40次，但超过20次后需要根据试验适当增大拧紧扭矩值，超过40次后则不要继续使用；
针对重要连接部位，建议一次性使用，不可重复使用；
每种样式的螺母都有优点和缺点。全金属锁紧螺母可以在比尼龙嵌件螺母更高的温度下使用，但是不同批次的尼龙嵌件螺母往往有更一致的夹紧力。
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