在线客服
在2021年10月22日由浙江国检检测、上海天乘实业和华人螺丝网联合举办的首届全国紧固件防松擂台赛上，参赛的39款产品已完成了全部测试并按照比赛规则进行了防松性能、安装便利性、重复使用性及结构适应性等四方面进行了综合评分，现对比赛结果进行统计和总结分析。
参加本次擂台赛的防松产品总计39款，其中双螺母形式12款、含双螺母的组合型防松形式8款、齿形垫圈形式4款、特殊螺纹2款、有效力矩型螺母5款、其它类型8款，部分参赛产品的测试结果及得分情况如表1所示。
表1 部分参赛产品的成绩/注1、2、3
注1：由于个别陪试螺栓在振动2000次时出现了疲劳现象，本次统计的防松能力评价采样点是振动1500次的数据，与直播时公布的振动2000次的剩余夹紧力有差异。
注2：本次防松能力评价是参考ISO 16130:2015和GB/T 10431-2008标准检测方法在特定工况下得到的数据，不直接代表产品在实际使用安装条件和工况下的表现。
注3：为尽可能统一试验条件，比赛用螺栓由组织方提供，螺栓规格M16×2×70-12.9，螺纹长度40mm，发黑。采用其他螺栓或加长比赛螺栓的视为改变被连接件/对手件结构。
得分分布
根据本次比赛的评分规则，所有参赛产品的得分分布为：9.0分以上共有2款产品，均为双螺母形式；7.5~8.9分共有22款产品，其中双螺母形式8款，齿型垫圈形式3款，含双螺母结构的组合形式7款，有效力矩型螺母2款，特殊螺纹1款，其他特殊类型1款；5.5~7.4分共有8款，其中双螺母形式1款，齿型垫圈形式1款，特殊螺纹1款，其他特殊类型5款；5.5分以下（不含5.5分）共有7款，其中双螺母形式1款，含双螺母结构的组合形式1款，有效力矩型螺母2款，其他特殊类型3款；另外，普通双螺母得分为7.5；普通单螺母得分为5.5。
技术分析
基于典型夹紧力衰减曲线[1]进行分析（见图1），本次擂台赛的所有参赛产品在振动第一阶段（前20个振动周期）的夹紧力衰减范围在2.4kN~25.2kN，可见产品间存在较大差异，其中防松效果较好的五款产品在第一阶段的夹紧力衰减值大约为2.4kN~5.8kN，图2~6所示为部分参赛产品的试验曲线。
图1 横向振动条件下典型的夹紧力衰减曲线
图2 双重防松吸振型自锁螺母振动曲线图（直播顺序27）
图3 SJ-1型振动曲线图（直播顺序28）
图4 齿型垫圈振动曲线图（直播顺序21）
图5 偏心双自锁螺母振动曲线图（直播顺序6）
图6变径防松螺母振动曲线图（直播顺序20）
重点解读
在振动第一阶段，夹紧力衰减主要是接触面的应力再分布以及局部塑性变形导致的，这与产品的材料特性、加工精度、热处理及表面处理等因素相关性较大，反映了产品的制造技术水平[2]。振动第二阶段的夹紧力衰减相对平稳，此阶段的夹紧力衰减受旋转松动的影响较多，同时也受到界面磨损等因素影响；其衰减斜率可以在一定程度上表征产品抵抗旋转松动的能力，这与产品的结构设计密切相关，图7所示为普通单螺母在振动的第二阶段出现了明显的旋转松动现象及夹紧力的快速衰减[3]。本次参赛的产品在第二阶段的夹紧力衰减斜率在1.05~17.50N/周期之间，可见产品之间存在明显差异，其中衰减斜率最小的五款参赛产品的衰减斜率为1.05~2.75N/周期。
图7 普通螺母振动曲线
重点解读
从本次擂台赛的统计看，如表1所示的11款防松性能较好的产品中，有9款采用了含有双螺母形式的结构。从夹紧力衰减曲线来看，普通双螺母也具备一定的防松性能，在某次试验中，普通双螺母结构经历1500次振动后还剩余71.5%夹紧力，但其第二阶段的衰减斜率达则到了8.25N/周期，存在肉眼可见的旋转松动迹象（见图8），且多次试验间防松性能波动较大。在双螺母基础上，通过设计改良，可以提升第二阶段的防松性能，从而获得较高且稳定的防松效果，这可能是本次擂台赛防松效果较好产品主要为双螺母结构的原因之一；但另一方面，某些含双螺母的组合防松形式，结构较复杂，体积相对较大，其应用可能受限制。
图8 普通双螺母结构振动曲线图
综述
综上，一款好的防松产品不仅要具备好的防松结构设计，降低第二阶段的夹紧力衰减斜率，确保其在长期服役中有稳定可靠的防松效果；同时，应在选材和加工制造上保证产品的质量和一致性，确保其在振动的初始阶段维持较高的夹紧力水平；另外，在产品外形设计和装配便利性方面也应考虑到应用场景的适应性。
据悉，下一届紧固件防松擂台赛预计将与6月华人螺丝网上海紧固件专业展同期，在国家会展中心现场设有“防松紧固件专区”，欢迎参与！
参考文献
[1]巩浩,刘检华,丁晓宇.振动条件下螺纹预紧力衰退机理和影响因素研究[J].机械工程学报,2019,55(11):138-148.
[2]刘传波,孙静明,莫易敏.螺纹紧固件防松性能影响因素研究[J].现代制造工程,2018,(4).138-143.
[3]侯世远.螺纹联接松动机理研究[D].北京理工大学,2015.
