弹簧垫圈是一种常见的机械紧固件，其主要作用是防止螺栓或螺母在振动或动态载荷下松动。以下是其作用的详细解析：

一、工作原理：弹性形变产生摩擦力

弹簧垫圈通过其独特的波形或齿形结构，在紧固时发生弹性形变，产生以下效果：

1. 补偿连接松弛：
   机械连接在长期使用中，因振动、温度变化或材料蠕变会产生微小松弛。弹簧垫圈的弹性可自动补偿这种松弛，保持连接预紧力。

2. 增加摩擦阻力：
   垫圈的波形结构在受压时产生径向扩张力，增大螺栓/螺母与连接件之间的摩擦力，从而有效防止松动。

二、核心作用：防松与补偿

1. 防松性能：

• 振动环境：在汽车发动机、桥梁钢结构等振动场景中，弹簧垫圈可减少螺栓松动的风险。

• 动态载荷：适用于频繁启停或冲击载荷的设备（如冲床、锻压机）。

2. 连接补偿：

• 材料蠕变：对于塑料、橡胶等易蠕变材料，弹簧垫圈可维持长期连接稳定性。

• 温度变化：在温差大的环境（如户外设备）中，补偿热胀冷缩引起的连接间隙。

三、应用场景：从工业到民用的广泛覆盖

四、优势与局限性

五、选型建议

1. 按螺栓规格匹配：

• 弹簧垫圈规格需与螺栓直径一致（如M10螺栓配M10弹簧垫圈）。

2. 按使用场景选择材质：

• 一般机械：选用碳钢弹簧垫圈（如65Mn），成本低且弹性足够。

• 潮湿/腐蚀环境：选用不锈钢弹簧垫圈（如316），耐盐雾性能优异。

• 高温场景：选用高温合金弹簧垫圈（如Inconel X-750），耐温达700℃。

3. 特殊需求解决方案：

• 高防松要求：采用双层弹簧垫圈或叠加使用，摩擦力提升30%-50%。

• 精密设备：选用齿形弹簧垫圈，防松性能优于普通波形垫圈。

六、典型案例分析

• 汽车发动机：
  使用M8弹簧垫圈（65Mn材质，镀锌处理），在3000rpm振动测试中，螺栓松动率降低90%。

• 风电塔筒连接：
  采用M30高强度弹簧垫圈（10.9级，达克罗涂层），在-40℃至80℃温差下保持连接稳定性。

通过以上分析可见，弹簧垫圈以其简单的结构和可靠的防松性能，成为机械连接中不可或缺的元件。在实际应用中，需根据具体工况选择合适规格和材质，以确保连接的安全与持久。