弹簧垫圈的防松原理属于摩擦防松，其核心机制是通过弹性变形产生的持续摩擦力来防止螺纹连接松动。以下是详细分析：

一、防松分类与弹簧垫圈的归属

1. 防松方法的三大类别：

• 摩擦防松：通过增大或维持螺纹副间的摩擦力防止松动，如弹簧垫圈、双螺母、自锁螺母等。

• 机械防松：通过物理结构阻止螺纹副相对转动，如开口销、止动垫圈、串联钢丝等。

• **防松：通过破坏螺纹副（如点焊、铆接）实现不可逆连接，适用于无需拆卸的场景。

2. 弹簧垫圈的归类：

• 明确属于摩擦防松：弹簧垫圈通过被压平后的弹性力，使螺母与螺栓的螺纹连接副保持持续的摩擦力，产生阻力矩，从而防止松动。这一机制依赖摩擦力的维持，符合摩擦防松的定义。

• 与机械防松的区别：机械防松（如开口销）通过物理结构直接阻止螺纹副转动，而弹簧垫圈无此类机械锁止功能，仅通过摩擦力间接防松。

二、弹簧垫圈的防松原理

1. 弹性力补偿：

• 弹簧垫圈被压缩后存储弹性势能，当连接因振动或温度变化导致预紧力下降时，弹性恢复力可自动补偿间隙，维持螺栓的轴向压力。

• 例如，在发动机振动工况下，弹簧垫圈的弹性变形可减少螺栓预紧力损失达10%-20%。

2. 摩擦力增强：

• 弹簧垫圈的波浪形边缘与连接面、螺母或螺栓头之间形成微观“齿合”效应，显著提高摩擦系数。实验数据显示，安装弹簧垫圈后，螺母与连接面间的摩擦系数可提升30%-50%。

3. 应力分散：

• 波浪形边缘通过弹性变形分散应力集中，避免局部压溃，适应连接面的微小形变（如热胀冷缩）。

三、权威资料支持

1. 机械设计手册与标准：

• 机械设计中常见的防松措施分类明确将弹簧垫圈归为摩擦防松，与双螺母、自锁螺母等同属一类。

• 国标（GB/T 94.1-2008）和德标（DIN127）均将弹簧垫圈列为摩擦防松元件。

2. 争议与局限性：

• 防松能力有限：弹簧垫圈的弹力可能不足以有效防松，尤其在高频振动（>100Hz）或高温环境（>300℃）下可靠性不足。例如，NASA标准指出，弹簧垫圈在完全压平后仅作为平垫圈使用，失去锁紧功能。

• 安装质量依赖：防松效果高度依赖初始预紧力和安装质量。若螺栓未拧紧至规范扭矩，垫圈的弹性补偿将无法抵消振动导致的松动。

3. 应用场景：

• 适用场景：低频振动环境（如风机叶片、农业机械）、手动装配场景（维修或现场装配）、非关键连接部位（设备外壳、管线支架）。

• 不适用场景：高频振动（航空发动机）、高温环境（>300℃）、强腐蚀介质（盐雾、化学介质）。

四、弹簧垫圈的替代与组合方案

1. 替代方案：

• 机械防松元件：锁紧螺母（如尼龙嵌件螺母）、开槽螺母+止动垫圈（防松可靠性达99%）。

• 化学防松方案：螺纹锁固胶（如乐泰242系列）、防松涂层（达克罗涂层）。

2. 组合防松策略：

• 弹簧垫圈+锁紧螺母：双重防松机制，适用于中等振动场景。

• 弹簧垫圈+螺纹锁固胶：结合摩擦与化学粘接，提升防松效果。

五、结论

弹簧垫圈的防松属于摩擦防松，通过弹性力维持螺纹副间的摩擦力来防止松动。尽管其在特定场景（如低频振动、非关键连接）中有效，但在高频振动、高温或强腐蚀环境下需结合其他防松方法以确保可靠性。正确使用需遵循选型、安装工艺及定期检查规范，以*大化其防松效果。