摘要：螺栓预紧力对齿轮传动装置的运行质量起关键作用，通过试验分析支撑面涂漆对螺栓预紧 力及防松效果的影响，确认支撑面是否涂漆对螺栓预紧力及防松效果没有显著影响。

１　试验背景      

螺栓连接是齿轮传动装置中各部件连接的主要形 式，螺栓连接的质量对齿轮传动装置的后期运行起重 要作用。 螺栓连接除考虑装配时满足要求外，还需要 考虑运行过程中的持久性，即齿轮传动装置运行过程 中螺栓不得产生松动。     

王欣等［１］研究工程车辆车轮螺栓在紧急制动工况 下预紧力衰减的影响因素，赵振龙［２］研究发动机飞轮 螺栓预紧力衰减的影响因素，叶飞等［３］对非金属垫片 对螺栓轴力衰减的影响进行研究，贺茁炜［４］研究扭矩 紧固法润滑工况对螺栓预紧力的影响，刘志学等［５］研 究摩擦因数对螺栓连接应力的影响，陈衍祥等［６］进行 高强度螺栓轴力与扭矩关系线性回归分析及不确定评 定，尹国庆等［７］分析螺栓液压拉伸器预紧轴力回弹现 象，刘宁等［８］研究拧紧策略及其对螺栓预紧力的影响。   

目前，还较少有文献研究支撑面涂漆对螺栓预紧 力衰减及防松效果的影响，笔者通过试验研究被夹紧 零件螺栓支撑面涂漆对螺栓预紧力衰减及防松效果的影响。

２　试验内容      

为模拟实际工况，试验采用ＱＴ４００－１８ＡＬ材质夹 紧块，紧固螺栓采用４２ＣｒＭｏＡ 材质，为产品实际装配 过程中使用的同批次螺栓。 螺栓与夹紧块支撑面安装 有防松垫圈进行防松，同为产品实际装配过程中使用 的同批次垫圈。   

为保证试验数据准确性并具有一定参考意义，夹 紧块支撑面涂漆与未涂漆各进行三次试验。 由于放松 垫圈的自锁性，装配后夹紧块支撑面会产生一定深度 的印痕，为避免支撑面粗糙度对试验的影响，共加工六 块夹紧块，其中支撑面涂漆和未涂漆各三块。 将紧固 螺栓以预紧力１０２５ ｋＮ进行紧固，放置一段时间后测 量螺栓预紧力变化，随后按照风电齿轮箱运行工况施 加一定时间、一定幅值的振动，测量螺栓预紧力衰减情 况。 油漆使用风电齿轮实际涂装油漆同型号。    

为减小温度等环境的影响，试验在实验室内振动 试验机上进行。

３　试验方案 

３．１　试验材料    

试验材料数量见表１，另使用少量油漆。

３．２　试验设备    

试验设备采用ＴＣＨ２５００Ｚ螺纹紧固件横向振动试 验机，如图１所示。 

３．３　试验步骤 

（１） 将各螺纹表面、夹紧块端面及垫片清理干净， 注意螺母、紧固螺栓、防松垫圈均不涂二硫化钼、乐泰胶。 

（２）将三块支撑面涂漆的夹紧块、三块支撑面未 涂漆的夹紧块，以及紧固螺栓、螺母、防松垫圈做好对 应标识。 

（３）以２ｒ／ｍｉｎ匀速紧固螺栓，使螺栓预紧力达到 １０２５ｋＮ。实际预紧力稍有不同，观察在预紧过程中 垫片是否转动。 

（４）将预紧之后的紧固螺栓静置６ｈ，复测螺栓预 紧力并记录。 

（５）将发生预紧力衰减的紧固螺栓再次预紧至 １０２５ｋＮ，对紧固螺栓加载振动试验，采用垂直螺栓预 紧力方向，频率为１２．５Ｈｚ，振幅为±１ｍｍ，振动周期 为２０００次，随后记录振动之后的螺栓预紧力。

４　试验过程    

试验共进行六次，试验过程中采用试验机自带的 电动力矩进行螺栓紧固，并通过试验机实时监控螺栓 预紧力变化情况。支撑面未涂漆试验及试验后拆解情 况如图２、图３所示，支撑面涂漆试验及试验后拆解情 况如图４、图５所示。

５　试验数据分析    

试验过程中数据记录见表２、表３。

根据图６、表２、表３进行分析，无论支撑面是否涂 漆，螺栓瞬间衰减后预紧力均大于复拧螺栓瞬间衰减 后预紧力。      

经计算，螺栓预紧力瞬间衰减率平均为４．８２４％， 复拧后螺栓预紧力瞬间衰减率平均为１．６２６％，静置 ６ ｈ后螺栓预紧力衰减率平均为９．５３５％，振动后螺栓 预紧力衰减率平均为３．７５６％。      

涂漆状态对静置６ ｈ后及振动后螺栓预紧力衰减 量的影响分别如图７、图８所示。

由图７可以看到，静置６ ｈ后支撑面涂漆的螺栓 预紧力衰减量略大于未涂漆的螺栓。 同时由图８可以 看到，振动后支撑面涂漆的螺栓预紧力衰减量略小于 未涂漆的螺栓。 

原假设为静置６ ｈ后支撑面未涂漆的螺栓预紧力 衰减量等于支撑面涂漆的螺栓预紧力衰减量，备择假设为静置６ ｈ后支撑面未涂漆的螺栓预紧力衰减量不 等于支撑面涂漆的螺栓预紧力衰减量。 根据单因子方 差分析，静置６ ｈ后支撑面涂漆的螺栓预紧力衰减量 与支撑面涂漆的螺栓预紧力衰减量方差分析值Ｐ为 ０． ７３１，Ｐ 大于 ０． ０５，假设检验置信水平为０．９５，无法 拒绝原假设，因此静置６ ｈ后支撑面是否涂漆对螺栓 预紧力衰减量无显著影响。

原假设振动后支撑面未涂漆的螺栓预紧力衰减量 等于支撑面涂漆的螺栓预紧力衰减量，备择假设为振 动后支撑面不涂漆的螺栓预紧力衰减量不等于支撑面 涂漆的螺栓预紧力衰减量。

根据单因子方差分析，振 动后支撑面未涂漆的螺栓预紧力衰减量与支撑面涂漆 的螺栓预紧力衰减量方差分析值Ｐ为０．１３５，Ｐ大于 ０． ０５，假设检验置信水平为０．９５，无法拒绝原假设，因 此振动后支撑面是否涂漆对螺栓预紧力衰减量无显著 影响。 

６　结束语      

笔者通过试验研究支撑面涂漆对螺栓预紧力及防 松效果的影响。 根据试验，产品装配的螺栓紧固过程 中应注意三点。 （１） 螺栓安装静置６ ｈ后，应进行复拧，以保证最 终预紧力满足要求。 （２） 产品运行过程中，由于振动的影响，螺栓预紧 力会产生一定的衰减，但是衰减量较小，平均衰减率为 ３． ７５６％。 为保证产品运行可靠性，产品运行一定时间 后应进行预紧力检测，必要时进行螺栓复拧。 （３） 螺栓支撑面是否涂漆对静置６ ｈ后和运行振 动后螺栓预紧力衰减量无显著性影响，虽样本量较少， 但仍有一定的参考价值。

参考文献：

［ １］　王欣，杨敏，唐锋，等．工程车辆车轮螺栓预紧力衰减研究 ［Ｊ］． 起重运输机械，２０２３（２）：７４－７８．

［ ２］　赵振龙．发动机飞轮螺栓预紧力衰减原因分析和改进 ［Ｊ］． 柴油机，２０２２，４４（４）：３５－３９．