Mit GewindeVerschlussDie Verbindung ist die grundlegendste und am häufigsten verwendete Verbindungsmethode in der mechanischen Montage. Während des Betriebs neigen Befestigungselemente dazu, sich unter dem Einfluss von Gerätevibrationen, Wechsellasten, Stoßbelastungen und anderen Arbeitsbedingungen zu lösen, was die Montagegenauigkeit und Betriebssicherheit der Geräte direkt beeinträchtigt und sich zusätzlich auf die Produktqualität und Produktionseffizienz auswirkt. In diesem Artikel werden die Hauptursachen für die Lockerung von Gewindeverbindungen umfassend analysiert und häufig verwendete Antilockerungsstrukturen und Schutzmaßnahmen vorgestellt, die als Referenz für die rationelle Anwendung von Gewindeverbindungen dienen.

1 Ursachen für das Lösen von Schraubverbindungen

Das Kernprinzip der Schraubverbindung besteht darin, die verbundenen Teile durch die durch das Anziehen der Schraube erzeugte axiale Vorspannung zu komprimieren und zu fixieren. Die Abschwächung oder der Ausfall der axialen Vorspannung nach dem Anziehen der Schraube wird als Lockerung der Gewindeverbindung bezeichnet. Die Hauptursachen für das Lösen von Schraubverbindungen lassen sich wie folgt zusammenfassen:

1.1 Konstruktionsfehler

(1) Falsche Schraubenauswahl

WährendBolzenBeim Anziehen erhöht sich die Klemmkraft der Verbindung mit steigender Schraubenvorspannung. Wenn die Vorspannung die Streckgrenze des Schraubenmaterials erreicht, kommt es zu einer plastischen Verformung der Schraube. In diesem Fall führt eine kontinuierliche Erhöhung der Vorspannung zu einem vernachlässigbaren oder gar keinem Anstieg der Klemmkraft. Zu starkes Anziehen führt nach und nach zu einer Verringerung der Klemmkraft und schließlich zum Bruch der Schraube. Daher müssen Konstrukteure das Anzugsdrehmoment der Schrauben genau berechnen und geeignete Schraubenspezifikationen und Verbindungsschemata basierend auf dem Gewicht der Teile, den Arbeitsbedingungen der Lager, den Sicherheitsspezifikationen und anderen Parametern auswählen, um Lockerungen und Bruchausfälle aufgrund falscher Auswahl zu vermeiden.

(2) Fehlendes oder unangemessenes Anti-Lockerungs-Design

Schraubverbindungen funktionieren dauerhaft unter komplexen Arbeitsbedingungen wie Vibration, Wechselbelastungen und Stößen. Wenn keine wirksamen Lockerungsschutzstrukturen vorhanden sind oder die Lockerungsschutzmaßnahmen nicht richtig abgestimmt sind, ist es wahrscheinlich, dass Fehler wie Gewindelockerungen und das Herausfallen von Schrauben und Muttern auftreten. Dementsprechend müssen in der Produktentwicklungsphase gezielte Lockerungsschutzmaßnahmen entsprechend den Betriebsbedingungen der Geräte konfiguriert werden, um Verbindungsausfälle unter erschwerten Arbeitsbedingungen zu verhindern.

1.2 Unzureichende Vorspannung

Die nach dem Anziehen der Schrauben erzeugte Vorspannung bestimmt direkt die Klemmwirkung zwischen verbundenen Teilen, und eine unzureichende Vorspannung ist eine der Hauptursachen für das Lösen von Gewindeverbindungen. Bei der Standardmontage muss die Schraubenvorspannung nahe an der Streckgrenze des Materials liegen oder diese erreichen, um die Stabilität der Verbindung zu gewährleisten. In der tatsächlichen Produktion und Montage führen jedoch viele Faktoren zu einem unzureichenden Anzugsdrehmoment, darunter eine begrenzte Betätigungskraft der Arbeiter und nicht passende Montagewerkzeuge. Darüber hinaus enthalten einige Prozessdokumente keine Angaben zum standardmäßigen Schraubenanzugsdrehmoment, und an den Montagestationen sind keine speziellen Drehmomentwerkzeuge vorhanden. Bediener beurteilen den Anzugszustand lediglich aufgrund von Erfahrung und Intuition, was zu einer unzureichenden Vorspannung der Schrauben in vibrationsanfälligen Bereichen und zu Lockerungsfehlern nach längerem Betrieb führt.

1.4 Induzierte Lockerung durch Verformung der Lageroberflächenvertiefung

Wenn die Lagerflächen vonSchrauben und Mutternund die Kontaktflächen verbundener Teile Druckbelastungen ausgesetzt sind, führt eine übermäßige lokale Belastung zu plastischen Verformungen wie Oberflächenvertiefungen und Kollaps. Die Verformung der Lagerflächen führt direkt zur Schwächung oder zum völligen Verlust der wirksamen Schraubenvorspannung, erhöht das Passungsspiel der Gewindeverbindungen und führt schließlich zum Versagen der Schrauben beim Lösen.

1.4 Nicht standardmäßige Montageprozesse

Bei Montagestrukturen mit regelmäßig verteilten mehreren Schrauben führt das Fehlen standardisierter Spezifikationen für den Anzugsprozess zu einer unausgeglichenen Belastung und einem inkonsistenten Anzug jeder Schraube aufgrund ungeordneter Anzugssequenzen, wenn Bediener rein nach Erfahrung arbeiten, was zu einer Lockerung der Verbindung führt. Beispielsweise müssen quadratisch verteilte Befestigungsschrauben diagonal und in mehreren Durchgängen angezogen werden, um eine gleichmäßige Belastung aller Schrauben sicherzustellen. Nicht standardmäßige Montageprozesse führen nicht nur zum Lösen der Schrauben, sondern führen auch zu einer Verformung der verbundenen Teile und zu einer Montagegenauigkeit außerhalb der Toleranz aufgrund einer ungleichmäßigen Spannungsverteilung.

1.5 Bearbeitung von Qualitätsmängeln von Teilen

Die Bearbeitungsgenauigkeit von Gewindelöchern und Bolzenbefestigungslöchern wirkt sich direkt auf die Montagequalität und den Vorspannungseffekt von Gewindeverbindungen aus. Die Abweichung der Öffnung ist ein Schlüsselfaktor für die Lockerung: zu kleine Löcher führen zu Montageschwierigkeiten und unzureichender Gewindepassung; Übergroße Löcher verringern die Kontaktfläche zwischenSchraube/MutterLagerflächen und verbundene Teile, was zu lokaler Spannungskonzentration und Depressionsverformung führt, die den Zustand vor dem Anziehen zerstört und letztendlich zu einem Lockerungsversagen der Befestigungselemente führt.

2 gängige Lockerungsschutzstrukturen für Schraubverbindungen

Gemäß den Funktionsprinzipien werden Antilockerungsstrukturen für Gewindeverbindungen in drei Kategorien eingeteilt: Reibungslockerungssicherung, mechanische Lockerungssicherung und permanente Lockerungssicherung. Die Arbeitsprinzipien und Anwendungsszenarien jedes Typs sind wie folgt: