摘要：时光飞逝，做隔离开关工程设计这些年经常被客户挑战：你们的隔刀没有用弹垫，不满足反措要求。老实说刚进公司也纳闷，德国设计怎么都不怎么使用弹垫？偶然一次和总部专家交流得知：欧洲标准中明确高强度螺栓联接时不能使用弹簧垫圈的规定。

原创 Japhen Woo SIEWOO

时光飞逝，做隔离开关工程设计这些年经常被客户挑战：你们的隔刀没有用弹垫，不满足反措要求。老实说刚进公司也纳闷，德国设计怎么都不怎么使用弹垫？偶然一次和总部专家交流得知：欧洲标准中明确高强度螺栓联接时不能使用弹簧垫圈的规定。

西门子能源高压开关（杭州）有限公司为国网、南网、出口市场提供的隔离开关型号比如CR1（GW4 110kV）、DR2（GW7 252kV）、PR2（GW6 252kV）、KR2（GW17 252kV）及YR（GW16型）等主要型号的原设计均源自德国总部，这些产品设计均未使用弹簧垫圈，标准连接副是：螺栓+螺母+平垫。所有产品在生产装配过程中严格遵守西门子标准件使用规范中的螺栓紧固力矩标准（详见附录A）。此外，公司所有产品在西高院或苏科院都进行过严格的型式试验，在M1级（3000CO）的机械寿命试验过程中足以证明我司采用的8.8级螺栓+螺母+平垫是安全可靠的。

然而在实际的工程应用中，弹簧垫圈的使用情况并不理想，防松效果是较差的，这一点在《机械设计手册》2004版的第4篇《联结与紧固》有具体描述，详见附件B的红框部分。

实际上用弹簧垫圈，它不但不防松，甚至还加速松动。弹簧垫圈的防松原理弹簧垫圈的防松原理是在把弹簧垫圈压平后，弹簧垫圈会产生一个持续的弹力，使螺母与螺栓间的螺纹连接持续保持一个摩擦力，产生阻力矩，从而防止螺母松动。同时弹簧垫圈开口处的尖角分别嵌入螺栓和被连接件表面，从而防止螺栓相对于被连接件回转。实践证明，弹簧垫圈只能提供10 N/m的弹力，而10 N/m的弹力对于几十牛米，几百牛米的螺栓预紧力矩来说可以忽略。其次，这么小的力，不足以使弹簧垫圈切口处的尖角嵌入螺栓和被连接件表面。拆卸后观察，螺栓和被连接件表面都没有明显的嵌痕。所以，弹簧垫圈对螺栓的防松作用可以忽略。同时从拆卸下来的弹簧垫圈的外形来看，弹簧垫圈在使用过一段时间后，很少有能够恢复到原始状态的尺寸，也就是说弹簧垫圈无法再提供持续的弹力，失去弹性后的弹簧垫圈，最初占用的那部分预紧力也就没用了，所以使用弹簧垫圈的螺栓更容易松动。另外，如果是高强度螺栓被连接件或者螺母都是比较硬的材料，这么小的弹力很难使弹簧垫圈的尖刃嵌入连接表面，从而无法达到锁紧的功能。由于弹簧垫圈端面比平垫圈小，同样的预紧力和外载荷情况下，弹簧垫圈有可能把零件表面压变形，从而使螺栓的预紧力减小，逐渐产生松动。同样，实验数据（详见下表）表明使用了弹簧垫圈的连接预紧力衰减更快，也就是更早地产生了松动。

实验同样表明：在动载荷工况下，高强度螺栓连接弹簧垫圈几乎没有防松作用，还会引起螺栓夹紧力的快速衰减，因此国外已经很少把弹簧垫圈用在高强度螺栓连接了。这点不得不承认人家走在咱们前头。

在螺栓承受轴向载荷的条件下，对８.８级及其以上的螺栓，其夹紧长度大于螺纹直径的３倍时，可以不采用防松元件。因为在这种情况下，如能比较准确的控制预紧力，即使承受冲击载荷时，一般还能保证足够的剩余预紧力，以阻止螺栓松动。

高强度螺栓(摩擦型)要施加预拉力,加弹簧垫圈后不利施加预拉力；高强度螺栓在预紧力矩下产生的摩擦力足够防松，所以也不需要额外措施防止松动。故高强度螺栓不应该加弹簧垫圈。

从弹簧垫圈的作用及原理来看，用弹簧垫圈来防松并不是一种很好的防松方法，我司用的比较理想的防松法方法是在必要时常用乐泰螺纹胶处理。当然也有弹簧垫圈可以使用的情况，如下两点：

1、弹簧垫圈的主用于防松时，一般用于对螺栓预紧力要求不高，且动载荷较小的场合，被连接件比较软，弹簧垫圈的尖刃可以嵌入，起到放松作用。

2、当螺栓的夹持长度比较短时，螺栓应力松弛比较明显，弹簧垫圈可以弥补应力松弛，前提是垫圈的弹力和螺栓的预紧力相差不大。

以上分享给大家，希望和我当初有同样疑惑的伙伴们能得到答案，有不足之处也请随时指正。当然目前有新型防松的黑科技，下次分享。

附录A 西门子标准件使用规范

所有紧固螺栓和螺母应依照DIN 931,933和934，对螺栓和螺母进行润滑，并根据不同直径的力矩要求加以紧固。

用于螺栓和螺母润滑的油脂：

用于8.8/8或10.9/10级的热镀锌螺栓和螺母：

”RUHRTAL Protect RP2000”或 "RIVOLTA S.K.D. 3602"用于A2/A4-80级的不锈钢螺栓和螺母：

Loctite Anti-Seize Schmiermetall

不同类型和直径的螺栓的紧固力矩：

除另行特别标明的紧固点外，所有螺母螺栓的紧固力矩应参见上表。

附录B 螺纹联结的基本类型和常用的放松方法

以上摘自《机械设计手册》2004版 第4篇《联结与紧固》P4-53

来源：电力机械工友圈一点号