螺母松动并脱落螺栓并不是一个新现象。 从 19 世纪开始，螺栓和螺母的设计得到了改进，以防止它们松动。
目前，大多数人已经知道，连接点的横向移动可以完全松开非锁紧螺母。 一旦螺纹表面与夹紧部件的其他接触面之间发生相对运动，螺栓在连接的圆周方向上几乎完全无摩擦。
由于作用在螺纹上的螺栓预紧力是倾斜的，因此在圆周方向上产生扭矩，导致螺母自动松动。 防止螺母松动的方法是让接头产生足够的预紧力，以免发生接头运动。
然而，这只是一种理论情况，在实践中并不总是能够做到这一点，因为在许多应用中，很难确定作用在连接点上的实际力。
因此，在这种情况下，为了防止打滑的发生，通常采用某种锁紧装置来防止螺母松动。
图1 横向关节运动。
锁紧螺母是提供自松阻力的最常见方法之一。 这种螺母的专利出现在 60 世纪的 19 年代。 这种螺母的一个优点是可以在装配时通过测量相关扭矩来检查锁定功能。
关键技术要求是拧紧方向的旋入扭矩不得超过规定的最大值，释放和释放扭矩必须达到规定的最小值。
许多锁紧螺母都有专有设计，但一般来说，它们可以分为两大类，金属锁紧螺母和非金属锁紧螺母。
大多数种类的非金属锁紧螺母在螺母的尖端都有一个聚合物环，当拧紧到螺栓上时会产生防松扭矩。 全金属螺母通常采用椭圆形的顶螺纹制成，或使用弹簧钢嵌件来实现防松扭矩。
三十年前发表的研究表明：
松动阻力取决于电流扭矩的大小。 旋入扭矩越高，自松阻力越高。 拧紧扭矩过大的缺点是扭转应力会传递到螺纹中，导致过早屈服，从而限制了实现更高预紧力的能力。
在横向振动测试（DIN 65151）下，即使在锁紧螺母松开后，预紧力的残余量仍能保留。 也就是说，这些螺母在测试过程中会部分松动，但是当达到一定的预紧力水平时，松动将停止，这样螺母就不会从螺栓上脱落。
图 2 显示了锁紧螺母在横向振动试验下的典型预紧衰减图。 这些曲线是 M8 尼龙嵌件螺母的振幅 + -065 mm 的横向振动曲线。 在松动的初始阶段之后，螺母旋转停止，在紧固件中留下残余的预紧力。
在横向振动下，这些扭矩型锁紧螺母并不是真正的“锁紧螺母”，因为它们不能完全防止旋转。
图2 常用扭矩螺母的典型松动曲线。
对扭矩锁紧螺母松动发生的事故的研究是：接头将承受轴向和横向载荷。
先前发表的研究表明：单独作用在接头上的轴向载荷不会引起任何明显的松动。
国外学者研究了轴向载荷在接头横向运动的情况下如何影响锁紧螺母的松动特性。
图3 测试溶液
为了研究这种螺母分离的原因，对容克机器进行了修改，以允许将轴向和横向载荷分别引入接头。 改进后的机器的详细信息如图 3 所示。
微型液压千斤顶用于在发生横向运动时将轴向载荷施加到对接上。 这种布置允许将单个轴向载荷、横向位移或两者的组合施加到接头上。
使用改进的容克斯机器进行的实验表明，轴向载荷和横向载荷的组合对流行的扭矩螺母的松动具有深远的影响。
测试结果显示：
如果轴向载荷超过标准容克试验中螺母保留的预紧力，螺母将继续旋转，直到与螺栓分离。
在这种情况下，轴向载荷会导致接头分离，即连接器之间存在间隙。 轴向载荷将产生横向运动产生的松散扭矩，该扭矩继续旋转螺母，直到螺母与螺栓分离。
这在图 4 中说明了这一点。 首先拧紧螺母，然后施加轴向载荷。 在这个阶段，由于接头和螺栓形成的摆轮弹簧系统，螺栓只承受一小部分载荷。
螺栓充当拉伸弹簧，接头充当压缩弹簧，拉伸和压缩载荷相互平衡。 螺栓只拉伸一小部分，因此只有一小部分轴向载荷。
在这个阶段，大部分轴向载荷是通过减少接头承受的压缩量来维持的。 当机器启动并且接头发生横向运动时，可以观察到螺母的快速松动。
减小预紧力，直到接头分离，使轴向载荷完全由螺栓支撑。 只要保持轴向载荷，螺母就会继续旋转，直到机器停止或螺母分离。
图4 如果在恒定的轴向载荷和接头横向运动下，锁紧螺母的松动过程施加间歇性轴向载荷，当载荷高于等于螺栓保留的剩余预紧力的阈值时，就会发生螺母旋转。
如果反复将此载荷施加在接头上，螺母将完全松动并从螺栓上脱落。 如图 5 所示。 如果未施加轴向载荷，虚线表示曲线松散。
图5：间歇轴向载荷和横向接头下主扭矩螺母的松动，也适用于常见的非锁紧螺母。 在存在轴向载荷的情况下，普通螺母可以很容易地从螺栓上拆下。 在存在横向关节运动的情况下，即使是非常小的轴向载荷也会导致脱落。
横向运动时产生的松动扭矩取决于螺栓预紧力的大小。 预紧力越高，松动扭矩越大。 在锁紧螺母的情况下，在横向振动下发生松动，直到松动的扭矩被等量的锁紧扭矩抵抗。
一旦发生足够的自松，使轴向载荷大于剩余的预紧力，轴向载荷就会产生松动的扭矩，正是这个载荷使螺母旋转，使其与螺栓分离。
根据已完成的实验和测量结果，当接头发生横向运动时，施加的轴向载荷会导致锁紧螺母出现自松趋势。
当接头横向移动时，这种类型的螺母是否会完全松动取决于施加的轴向载荷的大小。
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