微动是不同于滑动和滚动的特殊摩擦形式,是外部振动环境服役条件下形成的相对运动幅度极小(通常在微米量级,不易察觉而被忽视)的损伤现象。具有原位接触、隐蔽性强、危害性大、机理复杂的特点,被称为“现代工业的癌症”。
微动的相对运动形式复杂,可以解耦为切向、径向、扭动和转动四种基本模式及其相互组合的复合模式。微动磨损的复杂同时反映出特殊的区域摩擦和损伤特性,在部分滑移区损伤较轻微,但在混合区主要表现为开裂,而在滑移区磨损成为主要损伤形式。
实际微动损伤的相对运动十分复杂,可解耦为切向、径向、扭动和转动四种基本微动模式及其相互组合的复合微动模式。微动损伤广泛存在于通用机械、航空、航天、汽车、铁路、船舶、电力、电子、石化、矿业、核反应堆、武器系统和人工植入器械等现代工业的各领域,各种损伤形式可归纳为9大类:各种可拆分式连接、各种过盈配合、各种紧配合、各种间隙配合、各种回轮配合、弹性支撑结构、柔性机构、电接触部件、运输过程中防护不当的零部件。
振动、疲劳环境会导致螺栓松动,螺栓的松动机理较为复杂。
非旋转松动主要和界面接触特性以及材料特性密切相关,界面接触特性主要包括表面嵌入、微动磨损和应力再分布,表面嵌入是表面微凸体的局部塑性变形,微动磨损是表面微凸体在小振幅振动下粘着物脱落,应力再分布是表面应力重新分布;材料特性主要包括蠕变、应力松弛和塑性变形,蠕变是材料内部应力没有超过屈服极限,材料因恒应力引起塑性应变累积,应力松弛是应力没有超过屈服极限但缓慢下降的行为,塑性变形是材料内部应力超过了屈服极限,它们都能导致预紧力下降。
旋转松动指的是螺栓连接在外部载荷作用下,啮合螺纹面之间发生松退方向的相对运动,使得螺栓预紧力下降的现象。轴向(纵向)载荷、横向剪切载荷、扭转载荷、偏心轴向载荷、交变温度载荷等在一定条件下会引起螺栓连接旋转松动。根据理论分析,轴向(纵向)载荷作用下螺栓连接会发生旋转松动,但界面摩擦系数的条件要求较苛刻,实际中一般不会发生。弯曲载荷、冲击载荷等作用下的螺栓连接旋转松动行为目前尚未见文献进行详细分析。相比非旋转松动,螺纹连接的旋转松动更容易导致预紧力的持续衰退,甚至完全松脱,从而造成更大的危害。螺纹连接在这些外部载荷作用下的旋转松动机理。