理 論

摩擦被定義為抵抗固體表面、流體層和物質元素相互滑動的相對運動的力。如圖1所示。

圖中值得注意的是擰緊和鬆動螺栓時摩擦FF的方向是相反的。這是螺絲連線的一個特殊特性。

當擰緊時，摩擦是消耗大部分力矩造成不良影響，但裝配後，它是保證螺栓連線不鬆脫的必要因素。摩擦F取決於法向力FN和摩擦係數μ，公式方程:FF=μ*FN

摩擦係數u的大小取決於許多因素。

除了法向力FN外，最重要的是表面粗糙度(圖2)，作為評估剖面的算術平均偏差Ra [um]。這種情況加劇了硬非金屬雜質的存在，腐蝕表面和溫度。

粗糙度在一個真實的物體與它的環境接觸面扮演著重要的角色。在摩擦學中，粗糙表面通常比光滑表面磨損更快，並具有更高的摩擦係數。

根據表面光潔度技術，粗糙度可以表現為任意方向，也可以表現為無序排列的未定義投影(圖2)。

在擰緊連線時，必須克服螺紋摩擦和螺絲頭和螺母下的摩擦。粗糙度越高，摩擦越大，克服摩擦所消耗的能量就越多(圖3)。

圖4也記錄了摩擦對螺栓連線擰緊的影響。同樣的65Nm的扭矩將為新螺栓和螺母產生約18kN的預緊力，而對於腐蝕表面，這僅剩30%。剩餘的能量被用來克服摩擦並轉化為熱量。

螺紋連線裝配後的摩擦也很重要。沒有摩擦，整個結構就會解體。是摩擦使螺絲連線在一起。如果沒有摩擦，相關的連節點將被破壞並最終崩潰。如圖5所示。當選擇正確的組裝和正確的尺寸後，螺絲連線通常不需要外部，即額外的安全措施。

摩擦對防松的影響

在靜載荷和工作溫度變化不大時，緊固螺紋連線不會發生自動鬆脫的現象，其連線是非常可靠的。

如果螺紋聯接工作在衝擊、振動、變載荷或高溫、溫度變化較大下的環境中，尤其在橫向力(交變應力)的反覆作用下，使螺紋發生彈性的扭轉變形或零件接觸面之間有垂直於螺紋軸線方向的相對滑移，逐漸累積起的扭轉位移，迫使螺旋副沿螺旋方向下滑，從而逐漸使預緊力減小，甚至消失，進而使螺紋聯接出現鬆動。

在夾緊力一定的情況下，為提高自鎖能力，需增大螺栓摩擦能力，在一些限定條件下(如螺栓公稱直徑、被連線件表面摩擦係數等已確定)，只能增加螺紋副摩擦面積及其表面的摩擦係數，如將六角頭螺栓更換為六角法蘭面帶齒螺栓，增大螺紋副支承面摩擦力。

為避免螺紋副鬆動，在設計過程中，還應選擇合適的預緊力，即選擇合適的螺栓。

現有大多數產品結構，承受橫向載荷的螺紋副結構比較多，增大螺紋副摩擦力矩這種防松方式應用最廣，例如汽車控制臂與副車架固定螺栓。

透過試驗表明，增大螺紋副支承面半徑及表面粗糙度可增大摩擦力矩，當其橫向載荷小於摩擦力時，螺紋副不會產生鬆動。

然而，在實際生產中，有許多極端動態載荷的情況(圖6)，在這些情況下，簡單的鎖定不再足夠，因此必須透過外部鎖定來保護螺栓連線，防止鬆動。

結 論

如上所示，摩擦對於螺栓連線是非常重要的。它決定擰緊引數，並對阻止螺栓自發鬆脫。然而，這兩種功能是矛盾的。在擰緊過程中，摩擦是不可取的；但在擰緊之後，我們需要摩擦，否則，螺絲連線將失去其功能。

增大螺紋副摩擦力矩這種防松方式應用最廣，實際生產中還應結合被連線件的受力分析，確定其受到的載荷方式，如軸向載荷、橫向載荷影響等，選擇合適的防松方式。