螺栓连接点振动松动测试

一、测试目的

评估螺栓连接在动态振动环境下的防松性能，检测螺栓预紧力随振动时间的衰减规律。

对比不同防松工艺（如弹簧垫圈、螺纹胶、防松螺母等）的实际效果，为工程应用选择合适的防松方案。

二、测试基本原理

螺栓连接的松动本质是预紧力在振动载荷下逐渐衰减的过程。

当外部振动频率与连接系统的固有频率接近时，螺栓与被连接件间会产生微小滑移，导致螺纹副或接触面摩擦力下降，预紧力随之减小。

测试通过模拟实际工况的振动条件，监测预紧力变化，分析松动机制。

三、测试装置与器材

振动测试台：可调节振动频率、振幅和方向（如垂直、水平振动），支持正弦波、随机波等多种振动模式，需满足测试所需的载荷范围。

螺栓连接试件：包含被连接件（如钢板、型材）、待测螺栓（按实际工况选择规格和材料），以及不同类型的防松组件（若对比防松方案）。

预紧力测量工具：如扭矩扳手（初始加载用）、压力传感器（嵌入螺栓或被连接件中，实时监测预紧力），或通过应变片测量螺栓形变间接获取预紧力。

数据采集系统：同步记录振动时间、振动参数（频率、振幅）及预紧力数值，支持实时曲线绘制和数据导出。

辅助工装：用于固定试件在振动台上，确保振动载荷有效传递至螺栓连接点，避免工装自身振动干扰测试结果。

四、测试步骤

试件装配与初始加载：

按设计要求安装螺栓和被连接件，根据工况选择是否添加防松组件（如测试不同方案，需分组对比）。

使用扭矩扳手按标准扭矩（如螺栓屈服强度的 70%-80%）施加预紧力，确保每组试件的初始预紧力一致。

振动测试参数设定：

根据实际应用场景（如汽车发动机、工程机械等）确定振动条件，例如：频率范围 10-200Hz，振幅 0.1-1mm，或按行业标准（如 ISO 898-1）设定循环振动程序。

启动振动台，先以低振幅预热运行 5-10 分钟，观察系统是否稳定，无异常异响。

预紧力实时监测：

振动过程中，通过压力传感器或应变片实时记录预紧力变化，每隔固定时间（如 10 分钟）采集一次数据，或连续记录形成动态曲线。

当预紧力衰减至初始值的 50%（或行业规定阈值）时，视为螺栓松动，停止该组测试并记录振动时间。

多工况对比与重复测试：

对不同防松方案的试件分别进行测试，保持振动参数一致，对比各方案的预紧力衰减速度和松动时间。

每组测试重复 3 次以上，取平均值以减小偶然误差，分析数据离散性是否由装配或振动台精度导致。

结果分析与评估：

绘制 “预紧力 - 振动时间” 曲线，对比不同方案的防松效果，重点关注预紧力衰减速率和临界松动时间。

拆解松动后的试件，观察螺纹表面磨损情况、防松组件的变形或失效模式（如弹簧垫圈开裂、螺纹胶失效等），分析松动诱因。

五、注意事项

试件装配时需保证被连接件表面平整、清洁，避免因杂质或形变导致初始预紧力不均匀。

振动台的夹具需牢固固定试件，防止测试过程中试件移位或工装共振，影响振动传递效率。

预紧力测量工具需定期校准，确保数据精度；若使用应变片，需做好防潮和屏蔽处理，避免信号干扰。

对于高频率或大振幅的测试，需控制振动时间间隔，防止螺栓因过热（摩擦生热）导致材料性能变化。

通过该测试，可量化评估螺栓连接在动态载荷下的可靠性，为机械设计中防松方案的选型、螺栓预紧力的优化提供实验依据，避免因螺栓松动引发的结构失效或安全事故。