螺栓连接在振动和交变载荷下容易松动,碟形弹簧用于防松具有较好的效果。与普通弹簧垫圈相比,碟形弹簧提供的压紧力更大,且能够承受更高的预紧力。
碟形弹簧安装在螺母与被连接件之间,当螺母拧紧时,弹簧被压缩,储存弹性势能。当螺栓因振动而伸长时,弹簧自动伸长,保持螺纹间的摩擦力矩,防止螺母回转。同时,弹簧的锥面与螺母的接触产生径向分力,进一步增大了防松效果。
选型时,弹簧的内径应等于或略大于螺栓直径,外径不超过螺母对边宽度的1.2倍。厚度根据螺栓的预紧力确定,预紧力越大,所需弹簧越厚。对于M10以下的小螺栓,常用厚度1.5-2毫米;对于M20以上的大螺栓,厚度可达4-6毫米。弹簧材料的硬度应低于螺栓材料,以免损伤螺纹。
安装碟形弹簧时,方向必须正确。通常采用对合串联方式,即两片弹簧的锥面相对,每对弹簧提供1.5-2毫米的补偿行程。对于有严格预紧力要求的连接(如气缸盖、轴承盖),应在弹簧与螺母之间加装平垫圈,使压紧力均匀分布。
拧紧螺母时,应使用扭矩扳手,按照规定的预紧力矩拧紧。由于碟形弹簧在压缩过程中会产生一定的摩擦力,实际施加的扭矩应比无弹簧时大10%-15%。拧紧后,用塞尺检查弹簧的压缩间隙,相邻弹簧的间隙差不应超过0.1毫米,以确保受力均匀。
在振动环境中,碟形弹簧可能因高频微动而产生磨损。可以在弹簧表面涂覆二硫化钼涂层,降低摩擦系数,减少磨损。对于严重腐蚀环境,应选用不锈钢材料制作的弹簧,并配合不锈钢螺栓使用。
定期检查时,可以通过测量螺栓的残余预紧力来判断弹簧是否失效。使用扭矩扳手反向旋转螺母,记录螺母刚开始转动时的扭矩,如果明显低于初始值,说明弹簧已松弛,需要更换。另外,观察弹簧表面有无裂纹或永久变形,也是判断依据。
在法兰连接中,碟形弹簧通常与其它防松措施配合使用,如双螺母、锁紧垫圈或螺纹锁固胶。多种措施并用,可以显著提高连接的可靠性,特别适用于长期运行且不便维护的设备。