连接的可靠性 —— 被低估的紧固件与螺纹设计哲学

螺丝，看似最简单，却是不折不扣的“单点故障源”。非标设备中70%的异响、松动、精度失效源于紧固件问题。本文将揭示螺纹连接背后的力学与防松智慧。

1. 螺纹连接的力学本质：预紧力是关键

螺纹连接不是“拧紧”，而是通过施加预紧力，在被连接件间产生巨大的压紧力，利用摩擦力抵抗外部载荷。

• 黄金公式： 预紧力 F0 ≈ 0.7 * σs * As，其中σs为螺栓屈服强度，As为应力截面积。通常使用扭矩扳手，但扭矩的90%用于克服摩擦（50%螺帽底面，40%螺纹面），仅10%转化为预紧力。因此，摩擦系数是关键变量（需使用指定润滑剂）。

• 疲劳破坏： 变载荷下，螺栓的破坏不是被拉断，而是因预紧力不足，导致交变应力幅过大，在螺纹根部发生疲劳断裂。提高预紧力是降低应力幅、抗疲劳的最佳手段。

2. 防松技术全景图：从摩擦到机械锁止

• 摩擦防松（可拆卸）：

  • 弹垫： 效果有限，在振动下易失效，不推荐用于关键连接。

  • 双螺母： 副螺母对主螺母施加附加预紧力，利用螺纹间摩擦力防松，可靠。

  • 锁紧螺母： 尼龙嵌件或全金属变形螺纹，产生持续摩擦力，优秀且常用。

• 机械锁止（高可靠）：

  • 开口销+槽型螺母： 绝对可靠，用于重载、振动场合，但拆卸不便。

  • 串联钢丝： 用于螺栓组，使各螺栓相互制约，航空领域常见。

  • 止动垫片： 折角垫片卡入螺母和零件，简单有效。

• 化学防松（永久/半永久）：

  • 螺纹胶（乐泰胶）： 低/中/高强度等级，填充螺纹间隙，防松防漏，是非标设计中最推荐、最通用的防松方案。

3. 非标设计中的高级实践

• 螺栓组的布置： 应靠近接合面边缘，并对称布置，以用最小规格螺栓获得最大压紧效果。

• 沉孔与扳手空间： 严格遵循国标（GB）或德标（DIN）设计沉头孔深度及扳手操作空间，这是图纸专业性的体现。

• 细牙螺纹的应用： 在相同公称直径下，细牙螺纹的螺距小、升角小、自锁性好，更适用于薄壁件、微调机构和承受交变载荷的连接。

• 螺纹孔深度： 盲孔螺纹深度应大于旋合长度，确保螺栓受力部位在完整螺纹上，而非不完整的收尾处。

总结： 优秀的紧固件设计，是“正确的规格 + 明确的预紧力要求 + 可靠的防松策略 + 符合人机工学的安装空间”四者的结合。它体现的是设计师对“可靠性”这一核心价值的深度理解。