CN102650314A - 防松内螺纹紧固件 - Google Patents

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Abstract

一种防松内螺纹紧固件，包括内螺纹基体，其特点是：在内螺纹基体上设置的内螺纹形状为中径D2＝D－0.416P，变角拐点直径φD＝D－0.4646P，小径D1＝D－0.85P，理论干涉宽度为0.25B，理论干涉高度为0.25Td，失效理论距离为0.090P，内螺纹牙形斜角X＝36°，通过减小内螺纹的中径、变角拐点直径，增加小径，减小理论干涉宽度、理论干涉高度和失效理论距离，采用6级加工精度的内螺纹与6级加工精度的普通外螺纹连接就能使螺纹付的力学性能大幅度得到提高，使螺纹付接触应力小，超载装配能力强，防松可靠性好，容易加工，成品率高，制造成本下降50%以上，其使用广泛、寿命长，安全性高。

Description

防松内螺纹紧固件
技术领域
本发明涉及紧固件领域，是一种可广泛用于汽车、工程机械行业的防松内螺纹紧固件。
背景技术
螺纹联接件是一种广泛应用的紧固件，如何解决螺纹付在使用中的松动问题， 是本领域技术人员一直在探索，但尚未彻底解决的技术难题，目前，自锁效果最佳的是一种 “螺旋自锁螺纹”（SPIRALOCK螺纹-代号SPL），这种螺旋自锁螺纹据悉先在航天飞机上应用，以后开始在工程机械、汽车制造等行业推广应用，但进展缓慢。其主要原因为：1.该设计的参数决定了内螺纹的加工精度必须达到ISO的5级（精密级）以上才能保证其防松可靠性，而汽车行业99%以上的内螺纹加工精度以6级（中等精度）为经济级。2.该设计参数决定了其螺纹付在额定装配力矩条件下，接触应力已经很高，需严格控制装配力矩，否则易造成螺纹塑性变形甚至损坏。而汽车行业即使在装配线上也难以达到航天飞机装配对力矩控制的严格要求，而汽车用户或维修站点在维修装配时，超过甚至大幅度超过合理装配力矩的情况比较普遍存在且难以解决。在这种情况下，这种螺纹螺牙的损坏率明显高于普遍螺纹。现有SPL标准加工精度5级内螺纹为精密级，因其精度高、制造和使用成本高；而加工精度6级内螺纹为经济级，制造和使用成本较低。但迄今现有技术尚未解决加工精度6级内螺纹的结构和设计参数满足螺纹付防松自锁的要求。
发明内容
本发明的目的是，克服现有技术之不足，提供一种加工精度为6级，能与现有加工精度6级的普通外螺纹组成螺纹付，其螺纹付接触应力小，超载装配能力强，防松可靠性好，制造和使用成本较低，使用广泛、寿命长，安全性高的防松内螺纹紧固件。
本发明的目的是由以下技术方案来实现的：一种防松内螺纹紧固件，它包括内螺纹基体，其特征是：在内螺纹基体上设置的内螺纹形状为中径D2＝D－0.416P，变角拐点直径φD＝D－0.4646P，小径D1＝D－0.85P，理论干涉宽度为0.25B，理论干涉高度为0.25Td，失效理论距离为0.090P，内螺纹牙形斜角X＝36°，式中：P为螺距，B为外螺纹牙顶宽，Td为外螺纹大径公差，TD2为内螺纹中径公差。
所述中径公差TD2为6级精度。
所述小径公差TD1为                                                
Figure 691202DEST_PATH_IMAGE001
。
本发明的防松内螺纹紧固件与现有代号为SPL的螺旋自锁螺纹相比，由于在内螺纹基体上设置的内螺纹采用中径D2＝D－0.416P，变角拐点直径D＝D－0.4646P，小径D1＝D－0.85P，理论干涉宽度为0.25B，理论干涉高度为0.25Td，失效理论距离为0.090P，内螺纹牙形斜角X＝36°构成的防松内螺纹紧固件，其中径公差TD2采用6级精度，而现有SPL螺旋自锁螺纹采用中径D2＝D－0.397P，变角拐点直径φD＝D－0.3698P，小径D1＝D－0.866P，理论干涉宽度为0.542B，理论干涉高度为0.746Td，失效理论距离为0.0563P，内螺纹牙形斜角X＝30°，其中径公差TD2采用5级精度，本发明通过减小内螺纹的中径、拐点直径，增加小径，减小理论干涉宽度、理论干涉高度和失效理论距离，采用6级加工精度的内螺纹与6级加工精度的普通外螺纹连接就能使螺纹付的力学性能大幅度得到提高，使螺纹付接触应力小，超载装配能力强，防松可靠性好，容易加工，成品率高，制造和使用成本较低，内螺纹制造费用可下降50%以上，使用广泛、寿命长，安全性高。
附图说明
图1 为本发明的防松内螺纹紧固件与普通外螺纹连接结构示意图。
具体实施方式
下面利用附图和实施例对本发明作进一步说明。
参照图1，本发明的防松内螺纹紧固件包括内螺纹基体3，在内螺纹基体3上设置的内螺纹2形状为中径D2＝D－0.416P，变角拐点直径φD＝D－0.4646P，小径D1＝D－0.85P，理论干涉宽度为0.25B，理论干涉高度为0.25Td，失效理论距离为0.090P，内螺纹牙形斜角X＝36°，式中：P为螺距，B为外螺纹牙顶宽，Td外螺纹大径公差，内螺纹中径公差TD2为6级精度，小径公差TD1为
Figure 121046DEST_PATH_IMAGE001
。使用时，内螺纹2与普通外螺纹1连接构成防松螺纹付。本发明所述的防松内螺纹紧固件为具有内螺纹零件、螺母；普通外螺纹1为现有6级加工精度的外螺纹，是本领域常用的螺栓、螺杆。
具体实施例1-8见表1：各参数单位为㎜
 
表2：摩擦性能实验
由德国SCHATZ螺栓紧固件分析系统（2000N.m）测试完成
实验标准GB/T6823.3螺栓紧固件拧紧实验 
Nr 总扭矩1Nm 轴力1kN 总摩擦系数1 螺纹摩擦系数1 支承面摩擦系数1 螺纹扭矩1Nm 支承面扭矩1Nm 扭矩系数1
1 880.17 236.68 0.11 0.09 0.13 332.55 547.62 0.15
2 880.17 222.28 0.12 0.10 0.13 358.69 521.48 0.16
3 880.27 247.16 0.11 0.10 0.11 373.47 506.79 0.15
4 880.17 242.83 0.11 0.09 0.12 348.18 531.99 0.15
5 880.47 255.13 0.10 0.09 0.11 370.13 510.35 0.14
6 880.06 237.81 0.11 0.09 0.13 339.88 540.19 0.15
7 880.06 246.42 0.11 0.09 0.12 354.73 525.33 0.15
8 880.06 215.54 0.12 0.10 0.14 336.40 543.66 0.17
9 880.27 233.70 0.11 0.10 0.13 352.26 528.01 0.16
10 880.27 260.54 0.10 0.09 0.11 364.03 516.24 0.14
11 880.27 250.72 0.10 0.10 0.11 386.00 494.27 0.15
12 880.17 250.16 0.10 0.09 0.12 348.87 531.3 0.15
13 880.17 240.66 0.11 0.09 0.12 351.48 528.68 0.15
14 880.06 245.51 0.11 0.09 0.12 336.33 543.74 0.15
15 880.06 246.86 0.11 0.10 0.11 376.07 503.99 0.15
16 880.27 255.20 0.10 0.09 0.11 374.55 505.72 0.14
17 880.17 242.92 0.11 0.10 0.12 371.45 508.72 0.15
18 880.27 271.39 0.10 0.08 0.11 364.85 515.42 0.14
19 880.27 248.53 0.11 0.09 0.12 362.47 517.8 0.15
20 880.06 244.94 0.11 0.09 0.12 344.16 535.91 0.15
 表3：统计数据
子序列#1n=20 总扭矩1Nm 轴力1kN 总摩擦系数1 螺纹摩擦系数1 支承面摩擦系数1 螺纹扭矩1Nm 支承面扭矩1Nm 扭矩系数1
X 880.19 244.75 0.11 0.09 0.12 357.33 522.86 0.15
R 0.41 55.85 0.03 0.02 0.03 53.45 53.35 0.03
V 0.01 5.04 5.54 5.68 7.13 4.27 2.9 5.17
Min 880.06 215.54 0.10 0.08 0.11 332.55 494.27 0.14
Max 880.47 271.39 0.12 0.10 0.14 386.00 547.62 0.17
 本发明的防松内螺纹紧固件的抽样件M24×1.5-10螺母与M24×1.5×110-8.8CA普通螺栓连接，经国家指定检测机构—机械工业通用零部件产品质量监督检测中心在安布内科横向振动试验机上进行试验，轴力和安装扭矩均满足使用要求。
本发明的防松内螺纹紧固件的具体实施方式仅为有限的实施例，并非穷举，本领域技术人员不经过创造性劳动原简单复制和改进，仍属于本发明权利要求所保护的范围。

Claims (3)

1.一种防松内螺纹紧固件，它包括内螺纹基体，其特征是：在内螺纹基体上设置的内螺纹形状为中径D2＝D－0.416P，变角拐点直径φD＝D－0.4646P，小径D1＝D－0.85P，理论干涉宽度为0.25B，理论干涉高度为0.25Td，失效理论距离为0.090P，内螺纹牙形斜角X＝36°，式中：P为螺距，B为外螺纹牙顶宽，Td为外螺纹大径公差，TD2为内螺纹中径公差。
2. 根据权利要求1所述的防松内螺纹紧固件，其特征是：所述中径公差TD2为6级精度。
3. 根据权利要求1所述的防松内螺纹紧固件，其特征是：所述小径公差TD1为                                                
Figure 2012101373039100001DEST_PATH_IMAGE001
。
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