我们都知道：螺栓连接在承受往复的横向载荷作用下，容易产生旋转松动，但是，你是否清楚在往复的轴向载荷作用下，如果设计预紧力不足的话，也会容易产生松动？
今天，我们就来对螺栓连接承受轴向载荷产生松动的可能性，进行分析，并对外部轴向载荷和螺栓的预紧力的关系，引起松动的临界外部载荷进行分析和说明。
横向振动试验有专门的试验方法和试验设备，例如：容克原理的横向振动试验机，按照ISO 16130等标准进行相关测试，这种试验也主要是一个横向振动的防松对比试验。
而，轴向松动试验，目前没有相关的试验标准和标准的试验机。接下来，我们就来分析：如何进行轴力松动试验的研究和分析？并给出试验方法。
01
轴向往复载荷引起的松弛试验
除了与螺栓轴垂直的方向（横向振动试验）外，轴向的往复载荷也会导致螺栓连接的松动。
在轴向往复载荷试验中，目前发现只有在满足以下条件下，往复载荷才会引起螺栓连接的旋转松动：
W / F0 = C
式中：W：外部往复载荷，F0：螺栓初始预紧力
C ≧ 2 是发生旋转松动的最低条件，也就是说只有在外部轴向载荷大于等于2倍的螺栓预紧力时候，才更容易出现轴向往复载荷下螺栓出现旋转松动。
02
轴向往复载荷试验的试验方法和试验案例
如下图所示，将螺栓螺母紧固在夹具下部，使反复载荷作用。
通过测量螺栓螺母的轴向力，来观察重复载荷是否会导致旋转松动。
1、测试条件
①、测试频率
往复负载频率：1Hz
②、螺栓初始预紧力F0
螺栓连接施加20% 的螺栓屈服轴向力 Fy 和 70% 的螺栓屈服轴向力，
4.8级螺栓的最小屈服强度为340MPa。
M12 螺栓的应力截面积为84.3mm2.这些数据都可以直接从GB/T 3098.1标准查出来，也可以通过GB/T 196、GB/T 197标准的相关公式进行计算。
螺栓的屈服时候的轴力为：
Fy = 340 × 84.3= 28662 （N）
20%的螺栓屈服轴力为：20% * Fy = 5732 （N） （情况1）
70%的螺栓屈服轴向力：70% * Fy = 20063 （N）（情况2）
③、螺栓连接往复载荷 W
螺栓连接往复载荷W按照50%和80%的屈服预紧力进行设置。
螺栓连接往复载荷W 50%屈服轴力 Fy 为：
Fy 的 50% = 14331（N）（情况3）
螺栓连接往复载荷W 80%屈服轴力 Fy 为:Fy 的 80% = 22930（N）（情况4）
2、拉伸载荷、初始轴向力组合
3、测试结果
Hard lock 锁紧螺母
4、测试结果分析
从上述结果可知：在轴向往复载荷下，螺栓螺母正确紧固，如果施加足够的初始预紧力（螺栓屈服预紧力Fy的70%），并且如果施加螺栓屈服预紧力Fy的80%的较大往复载荷，即使是一般的六角螺母也很难引起旋转松动。
另一方面，如果初始轴向力因任何因素而大幅降低（例如施加螺栓屈服预紧力Fy的20%作为螺栓拧紧的预紧力），则六角螺母、六角螺母+弹簧垫圈在螺栓屈服预紧力Fy的50%（C=2.5）下就会完全产生旋转松动；即使是双螺母（具有一定的防松效果），初始预紧力也会降低一半左右。
此外，在螺栓屈服预紧力的 80% （C=4） 的往复载荷情况下，只有hard lock锁紧螺母还能够起到一定的防松作用，其他六角螺母，六角螺母+弹簧垫圈和双螺母都会发生了完全松动，甚至六角螺母和六角螺母+弹簧垫圈还未试验到5000次的设定次数就已经完全松动了。
从以上结果可知，在hard lock锁紧螺母的情况下，即使设定的初始预紧力低，或由于某种原因导致实际的预紧力降低，也很难产生旋转松动。
03
总 结
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