解析不脫出螺釘?shù)穆?lián)接結(jié)構(gòu)

　　1引言

　　為了防螺釘脫落，解決小螺釘脫落后不易尋找的問題或避免脫落后造成的不良后果，在艦船配套產(chǎn)品上的一些經(jīng)常需要維修拆卸的面板（或蓋板）安裝場合廣泛采用了不脫出螺釘（Crewswithwaistedshank），我國也早就形成了相應的技術標準：如GB/T837-1988開槽盤頭不脫出螺釘?shù)?，并且分別給出了各種不脫出螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)尺寸規(guī)范。然而，標準中并沒有對不脫出螺釘?shù)穆?lián)接結(jié)構(gòu)形成相應的技術規(guī)范。

　　由于不脫出螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)特殊性，其聯(lián)接與普通螺釘是有卻別的。然而，設計人員往往忽視與普通螺釘是有區(qū)別的。如：

　　事件1：某產(chǎn)品面板安裝的不脫出螺釘存在安裝難、拆卸難、面板壓不平等問題并發(fā)現(xiàn)螺釘擰過頭形成“滑絲”假象。

　　事件2：某控制柜蓋板不脫出螺釘在現(xiàn)場防脫卡簧大量脫落，試驗完成后螺釘遺失較多。

　　2不脫出螺釘結(jié)構(gòu)特點分析

　　以常用的開槽盤頭不脫出螺釘為例，圖1為GB/T837-1988開槽盤頭不脫出螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)示意圖。


　　從圖中可見，不脫出螺釘在結(jié)構(gòu)上依次由大于螺紋大徑的螺釘頭（外徑dk）、小于螺紋小徑的束腰（直徑ds）及螺紋（大徑d）三部分組成，螺釘頭起到壓緊被連接件作用，束腰部分起防脫作用，螺紋部分起聯(lián)接作用。顯然，螺釘結(jié)構(gòu)本身并不具備防止脫落的功能，螺釘?shù)姆烂摮龉δ苁且颗c被連接件（即蓋板或面板）之間的聯(lián)接結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)的，即通過一定結(jié)構(gòu)將螺釘?shù)氖糠郑╳aistedshank）卡在被連接件安裝孔上來實現(xiàn)防脫出功能。

　　從不脫出螺釘標準尺寸規(guī)格表中可以發(fā)現(xiàn)，螺紋部分長度b≈螺紋直徑d*1.5，螺紋規(guī)格大螺紋長度也越長，螺紋長度基本上是滿足連接強度的最小長度，而對螺釘工程長度L沒有規(guī)定，從螺紋長度限制也可以看出不脫出螺釘聯(lián)接結(jié)構(gòu)的嚴格要求。

　　3不脫出螺釘聯(lián)接方式分類

　　為了使螺釘掛在被連接件上不脫出，在結(jié)構(gòu)上一般采取兩種方式：

　?。?）絲扣防脫（如圖2所示）：被連接件安裝孔上帶有與螺釘螺紋規(guī)格一致的螺紋，；螺釘選旋入后被掛在被連接件上，不會自然脫出，上述事例1即為該結(jié)構(gòu)：

圖2絲扣防脫結(jié)構(gòu)示意圖

　?。?）卡式防脫（如圖3所示）：被連接件安裝孔為大于螺桿外徑的光孔，螺釘通過彈性卡套、彈性擋圈卡或卡簧固定在被連接件上（圖中為彈性擋圈防脫結(jié)構(gòu)示意圖），如不拆卸彈性擋圈，螺釘則無法從被連接件孔中脫出，上述事例2為該結(jié)構(gòu)。

　　

圖3彈性擋圈防脫結(jié)構(gòu)示意圖

　　圖2和圖3中，h1為被連接件及彈性擋圈總厚度，h為防脫出結(jié)構(gòu)內(nèi)表面至連接螺孔上表面之間的距離，H為被連接件（含外墊圈）外表面至連接螺孔下表面的距離（即連接構(gòu)件總厚度），b為螺釘旋入長度。

　　4連接結(jié)構(gòu)正確的技術條件

　　雖然標準中沒有說明，但從不脫出螺釘防脫結(jié)構(gòu)特點及螺紋長度較小的特點可以發(fā)現(xiàn)，不脫出螺釘?shù)穆?lián)接結(jié)構(gòu)是由嚴格要求的。

　　如果被連接件僅用一個螺釘固定，由于在擰緊或擰松螺釘?shù)倪^程中，被連接件會與螺釘一起旋轉(zhuǎn)，防脫螺釘與普通螺釘在安裝結(jié)構(gòu)上除防脫結(jié)構(gòu)外或許沒有特出要求，然而，被連接件往往被卡在被連接件上，被連接件同時受到多個螺釘約束，被連接件無法隨單個螺釘?shù)男D(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。

　　正因為不脫出螺釘具有被卡在連接件上、螺紋尺寸有限以及通常有多個螺釘同時連接一組構(gòu)件的特征，不脫出螺釘?shù)穆?lián)接結(jié)構(gòu)必須滿足以下三個技術條件：

　　（1）螺釘在被連接件上的串動量應等于或略大于螺釘?shù)穆葆數(shù)臄Q入量，以保證螺釘能擰入連接件螺孔內(nèi)，這是保證連接有效的基本條件。即：L≥h1+2b

　　（2）防脫結(jié)構(gòu)內(nèi)表面至連接螺孔上表面之間的距離英等于或略大于螺釘?shù)男肓?，以保證在拆卸時螺釘順利擰入和擰出連接螺孔。即h≥b

　　這是保證被連接件上防脫結(jié)構(gòu)不發(fā)生干涉，保證順利安裝的必要條件。否則，絲扣防脫結(jié)構(gòu)在螺釘擰入時，其它螺釘會被頂住，造成被連接件變形、擰入困難或絲扣受損，工人操作時只好多個螺釘同時逐步擰入，在螺釘退出時，螺釘?shù)穆菁y部分在沒有完全從連接螺孔中退出之前就被連接件螺孔中，形成螺扣自鎖，拆卸相當困難，強行拆卸會造成螺釘損壞；卡簧防脫結(jié)構(gòu)在螺釘退出時會碰到被連接件防脫結(jié)構(gòu)反面，形成被連接件的頂壓，強行拆卸時，卡簧會沿螺紋被擰出，最后使螺釘防脫結(jié)構(gòu)失效。

　?。?）螺釘長度不能超出連接構(gòu)件的總厚度，以使螺釘擰緊后螺紋部分正好在連接螺孔內(nèi)，這是保證不脫出螺釘有效連接的另一基本條件。即L≤H回頭再看，標準規(guī)范中之所以將螺釘?shù)穆菁y長度規(guī)定為滿足聯(lián)接強度的最小長度，正是考慮到避免聯(lián)接結(jié)構(gòu)進一步復雜化的需要，而這一規(guī)范也決定了其聯(lián)接結(jié)構(gòu)的嚴謹性。另外需要注意的是，不脫出螺釘不是防松螺釘，不能將防脫出與防松兩個概念混為一談，防松結(jié)構(gòu)應另行考慮。

　　5問題事例原因分析

　　通過以上分析，前面提到的事例中的問題產(chǎn)生的原因也就很清楚了：

　　事例1中，由于防脫結(jié)構(gòu)內(nèi)表面至連接螺孔上表面之間的距離h太?。赡芨疚纯紤]），面板螺紋與連接螺孔螺紋形成干涉，從而造成的螺釘擰入擰出都很困難、甚至無法拆卸、面板安裝不平等問題，同時由于螺釘長度超出了連接構(gòu)件的總厚度，螺紋部分被擰到了螺孔外面，形成“滑絲”假象。

　　事例2中，防脫結(jié)構(gòu)內(nèi)表面至連接螺孔上表面之間的距離h不夠，安裝蓋板時，四個螺釘需要同時逐步擰入；拆卸蓋板時，四個螺釘同時退出，操作人員不知道存在結(jié)構(gòu)問題，往往注意拆卸螺釘，拆卸時彈性擋圈頂住蓋板后繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，使擋圈沿螺紋退出，造成防脫失效，螺釘脫落。

　　6結(jié)束語

　　總之，螺釘雖小，但不同的螺釘有不同的規(guī)范要求，應該引起設計人員的足夠重視，既要熟悉標準規(guī)格，還要分析其結(jié)構(gòu)特點：在安裝作業(yè)過程中，操作人員發(fā)現(xiàn)問題應及時發(fā)現(xiàn)并反饋問題，不應蒙混過關，否則會造成操作困難，功能失效，甚至造成重大重量事故。