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公布日期:2018年07月24日

第4講 墊圈的作用是什麽?

大家好 。在下螺絲君 。
冒昧地問個問題 ,大家知道墊圈的作用是什麽嗎?
墊圈主要有平墊圈、彈簧墊圈 ,很多人應該都在用 ,但估計也有人不明就裏 ,只是按照老習慣在使用吧?
爲了這些人 ,今天來講解一下墊圈的作用 。

防止座面塌陷的平墊圈

雖說都是平墊圈 ,但從小型到特大型 ,相對于同一螺紋直徑 ,平墊圈的尺寸有很多種 。
>>JIS规定的平垫圈尺寸一覽表

平垫圈的主要作用是通过扩大螺絲座面的面积 ,降低施加到紧固对象上的表面压力 。这是因为一旦承受不了表面压力 ,座面发生塌陷 ,就会造成螺絲松动 ,因此 ,特别是经长孔等进行紧固时 ,如果螺絲座面与紧固对象的接触面积小、紧固对象是铝和树脂等软材质 ,使用平垫圈可以有效降低表面压力 。

順便一提 ,平墊圈基本上是采用沖壓加工的方式制作 ,如下圖所示 ,一面的邊緣有弧度 ,另一面則有毛刺 。

雖然沒有規定哪面朝上 ,但就前面所說的表面壓力而言 ,還是讓毛刺一面朝下更好 。但是 ,在緊固的時候 ,毛刺會劃傷緊固對象 ,如果想避免鍍層因此而發生剝落 ,最好讓有弧度的一面朝下 。

有防松效果??彈簧墊圈

彈簧墊圈是平墊圈局部切斷 ,制成扭轉形狀的墊圈 。通過這樣的方式 ,顧名思義 ,可以起到彈簧的作用(彈力) ,由于摩擦力增大、切斷部分會卡入座面 ,據說可以起到防松的效果 。
>>JIS规定的弹簧垫圈尺寸一覽表

但螺絲君觉得弹簧垫圈基本没有防松的效果 。
与按照规定扭矩紧固螺絲时产生的轴向力相比 ,弹簧垫圈的弹力非常小 ,当弹簧垫圈的弹力开始发挥作用的时候 ,恐怕螺絲早已处于松动状态了 。

举例来说 ,强度等级为10.9的M8钢铁材质内六角螺栓 ,其容许最大轴向力为23,000N ,而压缩M8用弹簧垫圈所需要的力约为500N(螺絲君的试验值) ,差别很大 。
>>螺栓的容許最大軸向力參考了這裏

非说有作用的话 ,在螺絲松动的时候 ,借助弹力所产生的摩擦 ,也许可以防止螺絲轻易脱落 。

而且 ,要想通過卡嵌起到防松效果 ,緊固對象的材質必須比墊圈軟 。另外 ,“卡嵌”會損傷座面 ,並不適合拆裝頻繁的部位 。爲了防止座面損傷 ,也有人會搭配平墊圈使用 ,但這樣一來 ,卡住的平墊圈也會跟著一起旋轉 ,幾乎起不到防松的效果 。

顺便一提 ,下面的图表是对使用弹簧垫圈和平垫圈的螺絲进行容克式振动试验的结果 ,可以看到螺絲发生松动 ,轴向力降低了 。

而且 ,在NAS式振動試驗中也一樣發生了松動 ,由此可見 ,至少對于振動所導致的松動基本是無效的 。
>>NAS式振動試驗的短片(鏈接的短片時長約爲15秒)

前面講得有點長了 ,松動的原因形形色色 ,彈簧墊圈也許對某些松動有效 ,但與之相比 ,對于防松 ,還是以正確的緊固扭矩進行緊固更重要 。

對于“形形色色的松動原因” ,有機會再來講解 。

那麽今天就到這裏了 ,告辭 。



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