锁住螺母的最大扭力矩受多种因素影响。对锁紧螺母低周疲劳性能的研究发现,螺纹中径、螺旋升角和牙形斜角保持恒定,只有螺纹片最大弹性恢复力FNmax和等效摩擦角ρe在反复使用后会发生一定程度的变化。所以,只需从这两个方面分析锁紧螺母在循环载荷作用下拧出力矩最大值的变化规律。
材料的应变硬化度。
当循环受力时,材料会出现“循环应变硬化”或“循环应变软化”现象,即当等幅循环受力时,应力幅值会随着循环次数的增加而增大或减小。在几个循环之后,应力幅值进入一个循环稳定状态。当应变为常数时,锁紧螺母会产生低周疲劳,而螺纹片的应变硬化或软化将影响其最大拧出力矩。制作锁紧螺母的合金钢属于循环应变硬化材料,该材料的硬化会使螺纹片弹性弹性弹性FN增大,旋出力矩增大。
二是低周疲劳。
低周疲劳是指疲劳应力接近或超过材料屈服极限,每个应变周期材料都有一定数量的塑性变形,寿命一般为102~104,疲劳曲线一般为ε-N曲线。计算结果表明:螺栓拧入锁紧螺母后,螺纹片根应力较大,表面部分区域为屈服状态,而中心部分为应变极小,应变情况复杂。发生往复加载的螺纹片根处应变大的区域,容易出现低周疲劳,从而使螺纹片压低、旋出力矩减小。
三是摩擦因数。
摩擦力角度是影响拧出力矩的重要因素,而摩擦力的存在是锁紧螺母正常工作的基础。闭锁螺母工作时,接触面在螺纹片弹性恢复力的作用下会产生压力和摩擦力,在反复使用过程中,接触面受到循环摩擦,粗糙部位和棱角被磨平,摩擦系数变小,从而减少螺母拧出力矩。
四、制造与组装。
因加工工艺限制及精度要求等原因,使螺纹边缘存在尖角,或零件尺寸配合不协调,在初次装配时,拧入拧出力矩可能会有一定的起伏或波动,需要经过一定次数的磨合才能获得较精确的锁紧螺母重复使用特性。
五、接收值。
锁紧螺母材料和螺母几何参数确定后,孔径的变化对其重复使用性能有重要影响。收口大小增大,螺纹片张开变形增大,螺纹片应变增大,应变循环硬化现象加剧,螺纹片压力FN增大,扭力增大,低周疲劳降低,有使螺纹片最大扭力减小、螺纹片总面积减小、与螺栓摩擦阻力减小、螺纹片应变增大、螺纹片低周疲劳降低、使螺纹片最大扭力减小的趋势。由于受各种因素的影响,最大拧出力矩随重复使用次数的变化难以预测,只能通过试验观察。