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垫圈

垫圈（washer），又称华司，是通常用于垫在连接件与螺母之间的零件，其用途是作为间隔物用来保护被连接件的表面不受螺母擦伤，分散螺母对被连接件的压力，及减少振动带来的脱离。

垫圈通常是金属或塑料，一般为扁平形的金属环。由于压痕后扭矩被施加，以防止预负荷的损失，特殊场合需要硬化钢垫圈。特别是通过从铝表面绝缘钢螺丝。

橡胶或纤维垫片中使用的抽头（或水龙头，或者阀）以停止水的流动有时称为通俗地为垫片；但是，虽然他们可能看起来很相似，垫圈和垫片通常设计为不同的功能。

垫圈，这个词的起源不可考；第一记录使用的词是在1346年，然而，第一次的定义，记录是在1611年。[1]

类型和形式 编辑

 
一个普通垫圈和弹簧垫圈放置在螺母（在螺纹端）和螺栓头部之间的螺栓。

垫圈可分为三种类型;

  • 平垫圈，其主要作用是防止连接件表面损伤，增大接触面积分散压力。
  • 弹簧垫圈，弹簧垫圈的弹簧的基本作用，用于柔性地防止松动及振动。
  • 锁紧垫圈，其防止连接件松动及防止螺丝的转动。

美国国家标准协会（ANSI）为一般使用平垫圈标准。A型是一系列钢垫圈具有广阔的公差，在精度不是关键的。B类是具有严格的公差，其中外径被归类为“窄”，“经常”或“宽”的特定螺栓尺寸系列平垫圈。[2]

  • A型：正常直径，厚度正常
  • B型：正常直径，light thickness
  • C型：大直径，厚度正常
  • D型：大直径，light thickness

材料 编辑

垫圈可以由各种材料，包括制成，但不限于：[3]

耐腐蚀性 编辑

许多技术被用来提高某些垫圈材料的腐蚀耐属性：

  • 金属涂层：用于生产耐腐蚀垫圈的典型涂料是锌、镉和镍。锌涂层作为牺牲性表面层，在垫圈的材料受到损害之前就成为腐蚀性材料的牺牲品。[会产生高质量的保护表面，但在生物和环境方面都是有毒的。镍涂层只有在表面致密且无孔的情况下才能防止腐蚀。
  • 电镀：该方法利用电解反应将其他金属镀于金属物体的表面；如铬或银。
  • 钢铁磷化：非金属电镀，主要应用于钢铁表面磷化。
  • 化学镀：是利用自催化原理在基体表面沉积合金的新型表面处理工艺，和传统需使用外部电源的电镀不同。[6][7]

类型和形式 编辑

平垫圈 编辑

名称 图片 描述
平垫圈   一个扁平环形，通常由金属制成，用于分散拧紧螺栓的负荷。另外，当孔的直径大于固定螺母时，可以使用平垫圈。[8][9]
挡泥板垫圈   外径与中心孔成比例的特别大的平垫圈。它们通常用于在薄金属板上传播载荷，并以其在汽车挡泥板上的使用而得名。它们也可以用来连接一个由于生锈或磨损而扩大的孔。在英国，这个名字最初来自旧英国便士的大小。大多数行业都把所有的大型垫圈都称为便士垫圈，即使外径是旧便士尺寸的两倍。

它们可用于密封水箱或大型蒸煮容器中的小孔，锈斑或管道连接。

球形垫圈 自调心螺母的一部分；它是一个带有一个弧形表面的垫圈，它被设计成与配合螺母一起使用，以便允许零件之间达到几度的不对中。
锚板或 wall 垫圈   连接到拉杆或螺栓的大板或垫圈，锚板用于砌体建筑物的外墙，用于结构加固。[10]
扭矩垫圈 用于木工加上马车螺栓；它的中心有一个正方形的孔，正方形的马车螺栓可以插入。在拧紧螺母时，垫圈上的牙齿或叉头会咬入木头，从而防止螺栓自由旋转。[11]

弹簧和锁紧垫圈 编辑

名称 图片 描述
碟型垫片   也被称为杯形弹簧垫圈或锥形垫圈，一个略微圆锥形的垫圈，当变形时提供轴向力。 表面可以是锯齿形的，这将具有改进的锁定能力。[12]
弯曲碟形垫圈   类似于碟形，除了垫圈只向一个方向弯曲，因此只有四个接触点。 与碟形垫圈不同，它们只施加轻微的压力。[13]
波浪型垫圈   在轴向上具有“波浪型”的垫圈，当压缩时提供弹簧压力。 大小相当的波形垫圈不会产生像碟形垫圈那样大的力量。有时会在安装小型滚珠轴承时会放入(尤其在小型，且较不要求精密的机械)，以吸收轴向间隙并给予少许预压，可减低运转时震动、噪音并延长寿命。 在德国，它们有时用作锁紧垫圈，然而它们比其他选择效果差。[14]
开口垫圈或弹簧垫圈   一个环分裂在一个点上，并弯曲成螺旋状。

这导致垫圈在紧固件的头部和基底之间施加弹力，这使得垫圈牢固地抵靠基底，并且螺栓螺纹牢固地抵靠螺母或基底螺纹，产生更多的摩擦和抵抗旋转。适用的标准是ASME B18.21.1，DIN 127B和美国军用标准 NASM 35338（以前称为MS 35338和AN-935）。 [15]

弹簧垫圈是左手螺旋线，并且只允许线沿右手方向，即顺时针方向收紧。当左旋转运动时，凸起的边缘咬入螺栓或螺母的下侧和螺栓连接的部分，从而阻止车削。因此，弹簧垫圈在左旋螺纹和硬化表面上无效。而且，它们不能与弹簧垫圈下方的平垫圈一起使用，因为这将弹簧垫圈咬入到将阻止转动的部件中。如果平垫圈需要跨越组件中的大孔，则必须使用尼龙螺母（尼龙垫片）。

弹簧垫圈的使用和有效性已经在最近的争论中，一些出版物建议不要使用它们，理由是，当紧固时，垫圈平贴在基材上，并且不会比同样的垫圈更难于旋转扭矩。[16][17][12]

弹簧锁垫圈的好处在于垫圈的梯形形状。当被压缩到接近螺栓的耐力时，它会扭曲和变平。这降低了螺栓连接的弹簧刚度，使其在相同的振动水平下保持更大的力。这可以防止松动。[18]

齿形锁紧垫圈，锯齿形垫圈或星形垫圈[14]   带有锯齿的垫圈径向向内或向外伸入咬入轴承表面。这种垫圈与铝或塑料等软质基材一起使用时，作为锁紧垫圈特别有效。这种类型的垫圈的是用软基片使用时，如铝或塑料制成的锁紧垫圈特别有效，并且可以抵抗旋转比在坚硬的表面平垫圈更多。有四种类型：内部，外部，组合和埋头。内部风格沿着垫圈的内边缘具有锯齿，这使得它们更美观。[19]外部形状在外边缘具有锯齿，由于周长较大，所以提供了更好的保持力。[20]组合风格有两个边缘锯齿，最大的持有力量。[21]沉头式设计用于平头螺丝。[22]

牙齿锁紧垫圈也可用于接地连接，其中必须将金属接线片或物体电气连接到表面。垫圈的齿穿过表面氧化物，油漆或其他饰面，并提供一个气密的导电路径。在这些应用中，垫圈并不放置在螺钉的头部（或螺母下），而是放置在待粘接的表面之间。在这样的应用中，齿形垫圈不提供任何防旋转锁定特征。[23]

单榫舌垫圈／双榫舌垫圈   一个单榫舌垫圈的工作原理是有一个可以弯曲就位的垫圈。金属或非金属，突片垫圈槽口防止相对于轴或紧固件的旋转。[24]

锁紧垫圈、锁紧螺母、锁紧螺母和螺纹锁紧液是防止振动松动螺栓连接的方法。

垫圈 编辑

通常应用于各种垫圈类型，例如用于将龙头中的控制阀密封的垫圈。粉碎垫圈由软金属（如铝或铜）制成，用于密封流体或气体连接，如内燃机中的连接。

名称 图片 描述
肩垫圈 带整体式圆柱套筒的平垫圈型; 他们被用来保持分开不同的金属类型，并作为密封件。[25]这个术语也用于电气绝缘垫圈。[26]

标准公制平垫圈尺寸 编辑

标准公制尺寸的垫圈列于下表中。表中的测量结果是指该垫圈的尺寸由附图说明。

 
螺丝尺寸
（毫米） 		螺距螺纹 P （毫米） 内部直径孔
d1（毫米） 		外部直径孔
d2（毫米） 		厚度
H（毫米）
粗 细
1 0.25 1.1 3 0.3
1.2 0.25 1.3 3.5 0.3
1.4 0.3 1.5 4 0.3
1.6 0.35 1.7 4 0.3
1.7 1.8 4.5 0.3
1.8 0.35
2 0.4 2.2 5 0.3
2.5 0.45 2.7 6 0.5
2.6 2.8 7 0.5
3 0.5 3.2 7 0.5
3.5 0.6 3.7 8 0.5
4 0.7 4.3 9 0.8
5 0.8 5.3 10 1
6 1 0.75 6.4 12 1.6
7 1 7.4 14 1.6
8 1.25 1 8.4 16 1.6
10 1.5 1.25 or 1 10.5 20 2
12 1.75 1.5 or 1.25 13 24 2.5
14 2 1.5 15 28 2.5
16 2 1.5 17 30 3
18 2.5 2 or 1.5 19 34 3
20 2.5 2 or 1.5 21 37 3
22 2.5 2 or 1.5 23 39 3
24 3 2 25 44 4
27 3 2 28 50 4
30 3.5 2 31 56 4
33 3.5 2 34 60 5
36 4 3 37 66 5
39 4 3 40 72 6
42 4.5 3 43 78 7
45 4.5 3 46 85 7
48 5 3 50 92 8
52 5 4 54 98 8
56 5.5 4 58 105 9
60 5.5 4 62 110 9
64 6 4 66 115 9
68 70 120 10
72 74 125 10
76 78 135 10
80 82 140 12
85 87 145 12
90 93 160 12
100 104 175 14

参见 编辑

注释 编辑

参考 编辑

  1. ^ 存档副本. [2016-09-01]. （原始内容存档于2017-05-09）. 
  2. ^ bokers.com. [2016-09-01]. （原始内容存档于2017-07-06）. 
  3. ^ Stampings & Washers | Accutrex. www.accutrex.com. [2016-02-11]. （原始内容存档于2016-02-15）. 
  4. ^ "Teflon PTFE Washers （页面存档备份，存于互联网档案馆）", New Process, retrieved May 10, 2016
  5. ^ Nylon Spacers And Washers - New Process Fibre. New Process Fibre Company, Inc. [2016-02-11]. （原始内容存档于2020-11-29） （美国英语）. 
  6. ^ Washers Information | IHS Engineering360. www.globalspec.com. [2016-02-11]. （原始内容存档于2020-11-11）. 
  7. ^ *GJB/Z 594A-2000 金属镀覆层和化学覆盖层选择原则与厚度系列。
  8. ^ Paul Green. The Mechanical Engineering Drawing Desk Reference: Creating and Understanding ISO Standard Technical Drawings. Lulu.com / CreateSpace. 2007. Washers, p.205 [2017-11-25]. （原始内容存档于2019-05-20）. 
  9. ^ Nikolas Davies; Erkki Jokiniemi. Dictionary of architecture and building construction. Architectural Press. 2008. Flat Washer, p.153 [2017-11-25]. （原始内容存档于2019-05-19）. 
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  17. ^ IS 3063 : 1994 Fasteners - Single coil rectangular section spring lock washers - Specification
  18. ^ Bickford. John H. "An Introduction to the Design and Behavior of Bolted Joints" 3rd Ed 1995. p561 ISBN 978-0824792978
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  20. ^ Specifications for External Tooth Lock Washers ASME B18.21.1-1999 (PDF). [2017-11-25]. （原始内容存档 (PDF)于2016-03-04）. 
  21. ^ Specifications for Internal/External Tooth Lock Washers ASME B18.21.1-1999 (PDF). [2017-11-25]. （原始内容存档 (PDF)于2016-03-05）. 
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  24. ^ ”What’s With Washers? （页面存档备份，存于互联网档案馆）”, Assembly Magazine, retrieved May 10, 2016.
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  26. ^ Fluorescent light. Popular Science (Bonnier Corporation). June 1965, 186 (6): 117–118 [2017-11-25]. ISSN 0161-7370. （原始内容存档于2019-05-20）. 

深入阅读 编辑

  • Parmley, Robert. (2000). "Section 11: Washers." Illustrated Sourcebook of Mechanical Components. New York: McGraw Hill. ISBN 0070486174 Drawings, designs and discussion of various uses of washers.

外部链接 编辑

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