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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

 
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

垫圈可以由各种材料，包括制成，但不限于：[3]

耐腐蚀性

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

平垫圈

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

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

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

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

注释

参考

  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）. 
  10. ^ Bucher, Ward. Dictionary of Building Preservation. Preservation Press. 1996: 576. 
  11. ^ John Holloway. Illustrated Theatre Production Guide. Focal Press. 2010: 202 [2017-11-25]. （原始内容存档于2019-05-21）. 
  12. ^ 12.0 12.1 Fastener Design Manual (PDF). NASA.gov. NASA. [2017-11-25]. （原始内容存档 (PDF)于2013-10-29）. 
  13. ^ McMaster-Carr catalog 115th, McMaster-Carr: 1217, [2010-11-26], （原始内容存档于2019-12-14）. 
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  15. ^ McMaster-Carr catalog 115th, McMaster-Carr: 3217–3218, [2010-11-25], （原始内容存档于2019-12-14）. 
  16. ^ Helical Spring Washers. www.boltscience.com. [2017-02-14]. （原始内容存档于2021-02-14）. 
  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
  19. ^ Specifications for Internal Tooth Lock Washers ASME B18.21.1-1999 (PDF). [2017-11-25]. （原始内容存档 (PDF)于2016-03-05）. 
  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）. 
  22. ^ Specifications for Countersunk External Tooth Lock Washers ASME B18.21.1-1999 (PDF). [2017-11-25]. （原始内容存档 (PDF)于2016-03-05）. 
  23. ^ Improved Bonding and Grounding Methods for Electrical / Electronic Equipment (PDF). （原始内容 (PDF)存档于2014-02-02）. 
  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.
  25. ^ Fox, Brad; VanderWeyde, Peter. Alloy boat corrosion: how to prevent it. Ripple Industries Pty Ltd. 2008: 16 [2017-11-25]. （原始内容存档于2019-05-19）. 
  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

  • 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

 
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