技术聚焦 l 锁紧螺母摩擦系数真相分析

锁紧螺母摩擦系数测试时候按照GB/T 3098.9标准进行，具体参见该标准。锁紧螺母测试可以用紧固件生产商比较常用的兹懋（原Schatz）摩擦系数试验机。

本次试验结果以尼龙嵌件锁紧螺母为例，试验中仅仅进行螺母的拧紧来说明相关的问题。锁紧螺母的扭矩-转角、轴力-转角曲线如图5，从图5中测试结果可以看出锁紧螺母有一定的旋入扭矩，也就是从螺栓拧入到螺母，螺栓达到螺母的锁紧部分，就会产生一定的旋入扭矩或锁紧扭矩；等螺栓完全伸出螺母后，旋入扭矩会达到平稳阶段，在该阶段扭矩不会继续上升；螺母与被连接件完全贴合后扭矩会出现正比例上升。

在旋入扭矩阶段，螺栓的轴力基本为零，基本呈水平直线形态，也就是说即使显示出一定的拧紧扭矩了，但是，此时螺栓的轴力是基本为零的。

锁紧螺母的螺纹摩擦系数-转角、总摩擦系数-转角曲线如图6，从螺纹摩擦系数曲线可以看，摩擦系数是随着拧紧的角度变化而变化的，在螺母完全贴合被连接件以后，螺纹摩擦系数和总摩擦系数是随着轴力增加（或旋转角度的增加）而降低，这也就是说明了锁紧螺母拧紧扭矩如果比较低时，拧紧扭矩的设定或计算就不能按照正常扭矩轴力来进行计算，需要按照实际的摩擦系数来计算，或者需要考虑一定的旋入扭矩才能够更加符合实际情况。

锁紧螺母支撑面摩擦系数相对来说变化不大，在螺母贴合被连接件以后，螺母的支撑面摩擦系数与正常非锁紧螺母的摩擦系数曲线基本一致，随着预紧力的（螺栓轴力）的增加支撑面摩擦系数基本不会产生很大的变化。如图7。

例如，在减振器活塞杆与mount安装螺母，如图8.，由于活塞杆为了减重等因素，活塞杆的外径不会设计的很大，往往有效接触面只有3mm左右，甚至某些设计会更小，因此，在满足要求的前提下，安装螺母拧紧扭矩不能制定太高，否则会容易使mount产生压溃或永久塑性变形，造成拧紧扭矩的衰减。

如果锁紧螺母正常拧紧的时候，在锁紧螺母按照要求的摩擦系数进行开发时，就按照正常拧紧扭矩拧紧即可，不需要再考虑旋入扭矩的问题了。因此，在锁紧螺母开发时候，摩擦系数的测试也是按照75%的保证载荷时进行的，也就是说在正常拧紧扭矩拧紧时摩擦系数是满足开发时要求的摩擦系数的。

总结

锁紧螺母的摩擦系数特性总结如下：

1、螺纹摩擦系数和总摩擦系数会随着轴力的升高而降低。

2、支撑面摩擦系数基本保持不变。

3、螺纹摩擦系数和总摩擦系数达到50%保证载荷的轴力以后变化不大，可以按照最终的摩擦系数来设定或计算。

4、如果锁紧螺母的拧紧扭矩比正常配对的相应等级的螺栓的拧紧扭矩低很大，拧紧后产生的夹紧力就需要考虑一定的旋入扭矩，或者反推计算预紧力时就应适当提高摩擦系数范围。如果按照正常拧紧扭矩值拧紧，则就不需要特殊考虑，按照正常拧紧扭矩或预紧力计算即可。这也就是VDI 2230标准中所说的，在预紧力足够大的时候，旋入扭矩就可以不用再加入到最终拧紧扭矩中。这一点Screw-Designer professional螺栓专业分析软件也会有所体现。

5、从这个意义上来说，由于尼龙嵌件锁紧螺母的旋入扭矩标准要求仅为全金属锁紧螺母的旋入扭矩最大标准要求值得50%，所以，设计上推荐优选尼龙嵌件锁紧螺母。