CN105587742A - 控制部件轴心偏转的防松螺母 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种紧固件结构，具体为控制部件轴心偏转的防松螺母，采用至少两个螺母部件在同一螺杆上相互作用，其特征在于各个螺母部件相互配合处设置接触体，接触体内径大于螺母内径，不与螺杆接触，相邻接触体之间设置有不垂直于螺杆轴心的倾斜接触面；使用时将相邻螺母部件同步旋入螺杆达到预定紧固力矩或到达螺栓连接的预定位置，然后相邻螺母部件间相对旋转即可锁紧或解锁，本防松螺母可以防止螺栓松动。本发明结构简洁，制造非常简单；可以在螺杆的任一位置锁紧定位。

Description

控制部件轴心偏转的防松螺母

技术领域

本发明涉及一种紧固件结构，具体为控制部件轴心偏转的防松螺母。

背景技术

螺栓连接是机械连接方式中常用的一种，具有可以重复拆装，便于检修的优点。但螺栓连接也有一个明显的缺点，就是容易松动。螺母与螺杆之间容易相对转动导致螺栓松动，尤其是振动会引起螺栓松动。为了阻止螺栓松动，现有常采用的解决问题的方法有几类。第一类是利用机械形体拦阻来防止螺栓松动。第二类是利用各种摩擦力防止螺栓松动，包括利用螺栓与被连接件之间的摩擦来防止螺栓松动和利用螺栓中螺母与螺杆之间的摩擦来防止螺栓松动。

利用螺栓与被连接件之间的摩擦来防止螺栓松动的方法，例如在螺栓与被连接件的接触面设置波纹增加摩擦，这类方法存在以下缺陷：首先，这类螺栓对被连接体的接触关系必须是紧固连接，但被连接体不一定需要这种紧固，不一定能承受这种紧固及附加的摩擦；其次，螺栓连接的紧固所需确定的扭矩也受到附加摩擦的干扰；另外，这种方法并不能很好地防止振动引起的松动。

利用螺母与螺杆之间的摩擦来防止螺栓松动是相对改进的方法，摩擦在螺母与螺杆之间产生，螺栓的防松动功能不会干涉被连接体，也不会受到被连接体的干扰。根据摩擦的起源这类方法又可以分为三种：

1，靠对螺杆施加平行于螺杆轴心的张力引起摩擦。最常见的，用两只螺母在一根螺杆上相对旋紧，两只螺母相互对顶挤压就可以产生一对平行于螺栓轴心的张力，张力引起的摩擦可以在一定程度上防止螺栓松动。在实践中这种方法防螺栓松动的效果不算很好，摩擦力不大，对抗振动引起的螺栓松动效果有限。

2，靠对螺杆施加夹持力引起摩擦。专利号为ZL201220525689.6的实用新型专利，通过螺母螺纹缩径产生夹持力与摩擦。通过在螺母内侧设置弹性胶圈或弹性片也可以产生这类夹持力与摩擦。当然这种固定的夹持结构不能设计制造成具有很大的夹持力与摩擦力，否则会影响螺栓的正常装拆。专利号为ZL201220337786.2号实用新型专利是对上述方法的改进，其螺母部件（圆台体）实际上形成了一个松紧套，松紧套对螺杆的夹持力可以随着螺母的安装过程（圆台体）被（圆筒体）挤压而变大，摩擦力也可以变得很大，这是一种改进。这个专利方案主要缺点是这种夹持力是被动产生的，松紧套（圆台体）被（圆筒体）挤压的过程不可控。有可能这个螺栓还未完全到达预定的连接位置，真正需要的紧固力矩还未达到，松紧套（圆台体）被挤压变形产生的摩擦及摩擦力矩先大量产生了，结果干扰了这个螺栓的正确紧固安装。

3，靠对螺杆施加剪力引起摩擦。例如利用两个螺母部件之间围绕轴心之外平行的偏心虚轴相对转动，造成两个螺母部件的轴心在相对转动后错位平行位移，两个螺母部件就对螺杆施加了剪力。这种螺母对螺杆的剪力可以设计得很大，相应的摩擦力很大，而且产生摩擦力的部件结构完全独立于被连接体，摩擦防止螺栓松动的效果是完全独立可控的。实践中，这种方法防止振动引起的螺栓松动效果很好。这种方法的问题是螺母部件加工难度比较大，而对于小规格尺寸的螺栓，这种螺母的偏心平行位移量不好精确控制。

现有文献及实际使用中未见摩擦力很大、对抗振动引起的螺栓松动效果很好，且本身的结构又很简单，加工又容易的螺母及螺栓。

发明内容

针对现有技术螺母与螺杆间容易松动的问题，本发明提出一种通过控制螺母部件之间沿倾斜接触面相对转动，控制螺母部件轴心相对偏转，从而控制螺栓内产生的弯矩、压力、摩擦力及变形，防止螺栓松动的防松螺母。

本发明控制部件轴心偏转的防松螺母，采用至少两个螺母部件在同一螺杆上相互作用，其特征在于各个螺母部件相互配合处设置接触体，接触体内径大于螺母内径，不与螺杆接触；接触是指接触体与相邻螺母部件的接触体接触，相邻接触体之间设置有不垂直于螺杆轴心的倾斜接触面。

倾斜接触面同时也是相邻螺母部件之间的相对转动面。当密切接触的相邻螺母部件在螺杆上相对转动时，螺母部件之间同时也沿倾斜接触面相对转动，其相对转动轴是与螺杆轴心（也是解锁状态螺母部件重合的轴心）相交而具有一个夹角的倾斜虚轴。相邻螺母部件之间倾斜接触面的倾斜角，也是螺母部件之间相对转动虚轴与螺杆轴心的倾斜夹角，称为虚轴倾斜夹角。控制两个螺母部件之间的相对位置在解锁状态位置与锁紧状态位置之间相对转动，就可以控制两个螺母部件两个轴心之间处于轴心重合位置或处于轴心相对偏转形成夹角的位置，从而控制螺栓内部作用力与变形，防止振动引起的螺栓松动。这种螺母部件两个轴心之间的偏转夹角最小时为零（轴心重合），最大时为虚轴倾斜夹角的两倍。

附图说明

图1是本发明防松螺母两螺母部件实施例1的俯视示意图；

图2是本发明防松螺母两螺母部件实施例1的非锁紧状态A-A剖面示意图；

图3是本发明防松螺母两螺母部件实施例1的锁紧状态A-A剖面示意图；

图4是本发明防松螺母三螺母部件实施例2的非锁紧状态侧面示意图；

图5是本发明防松螺母三螺母部件实施例2的二重锁紧状态侧面示意图；

为了视图直观，各图中螺母部件之间倾斜接触面的倾斜角度即虚轴倾斜夹角画得较大；为了视图简洁，各图中与螺母部件共同作用的螺杆均未画出。

具体实施方式

实施例1：以两螺母部件为例，本发明控制部件轴心偏转的防松螺母，两个螺母部件在同一螺杆上相互作用，螺母部件采用普通六角螺母，两螺母部件相互配合处设置圆环柱体接触体，接触体内径大于螺母内径，不与螺杆接触；接触体之间设置有不垂直于螺杆轴心的倾斜接触面，这种倾斜接触面同时也是相邻螺母部件之间的相对转动面；相邻螺母部件之间相对转动的锁紧行程与解锁行程均设定为180度。

把在上的螺母部件接触体高的一侧对正在下的螺母部件接触体矮的一侧，在上的螺母部件接触体矮的一侧对正在下的螺母部件接触体高的一侧，使两螺母部件通过不垂直于螺杆轴心的倾斜接触面密切接触，使两螺母部件的轴心重合，本装置处于解锁状态。使用时，将处于解锁状态的两个螺母部件保持相对角度不变，同步旋入螺杆到达螺栓连接的预定位置或达到预定紧固力矩。保持在下的螺母部件定位，使在上的螺母部件在螺杆上相对在下的螺母部件旋紧180度，使两螺母部件接触体高的一侧两相对准，接触体矮的一侧两相对准，就达到本防松螺母的最大锁紧状态。由于螺母部件之间沿倾斜的相对接触面相对转动，接触体之间不对称挤压，就会使螺母部件的轴心之间相对偏转形成夹角，螺母部件对螺杆产生弯矩，使螺杆轻微弯曲变形。这样可以在螺栓内部产生很大的弯矩、压力、摩擦力与变形，这些弯矩、压力、摩擦力与变形是独立于螺栓的连接紧固功能且可控的，可以防止螺栓松动。需要解除锁定状态时，保持在下的螺母部件定位，旋松在上的螺母部件180度回到解锁状态位置，然后两个螺母部件保持相对角度同步转动，就可以像普通螺栓一样开展紧固或放松的操作。

本发明防松螺母结构简洁，制造也非常简单。两个螺母部件实际上可以是外形一样的螺母部件，在制造时可以制造成一模一样然后配对使用，这样螺母部件加工成本很低。接触体外形横截面不一定是圆环形，也可以是外部为六角形内部为圆形，或其他形状；只要其内径大于螺母内径，不与螺杆接触就行。

实施例2：以三螺母部件为例，本发明控制部件轴心偏转的防松螺母，三个螺母部件在同一螺杆上相互作用。螺母部件外形为普通六角螺母，各个螺母部件相互配合处设置外六角形内圆环形接触体，接触体内径大于螺母内径，不与螺杆接触，接触体之间设置有不垂直于螺杆轴心的倾斜接触面，这种倾斜接触面同时也是相邻螺母部件之间的相对转动面，相邻螺母部件之间相对转动的锁紧行程与解锁行程均设定为180度。

使用时，将密切接触处于解锁状态的三个螺母部件保持相对角度不变，同步旋入螺杆到达螺栓连接的预定位置或达到预定紧固力矩。保持在下的螺母部件定位，使在中间的与在上的螺母部件同步，在螺杆上相对在下的螺母部件旋紧180度，就达到本发明防松螺母实施例2的一重锁紧状态。然后保持在下的与在中间的螺母部件定位，使在上的螺母部件在螺杆上相对其他两个螺母部件旋紧180度，就达到本发明防松螺母实施例2的二重锁紧状态。二重锁紧可以更好地防止螺栓松动。需要解除锁定状态时，先旋松在上的螺母部件180度回到解锁状态位置，解除第二重锁紧状态；再同步旋松在上的与在中的螺母部件180度回到解锁状态位置，解除第一重锁紧状态；三个螺母部件保持相对角度同步转动，就可以像普通螺栓一样开展紧固或放松的操作。

本发明控制部件轴心偏转的防松螺母可以由两个螺母部件组成，也可以由三个或多个螺母部件组成。相邻螺母之间的接触体外形可以有多种，其内径大于螺母内径，不与螺杆接触。不垂直于螺杆轴心的倾斜接触面可以在相邻的两个螺母部件接触体之间设置一对，也可以在多个相邻螺母部件接触体之间设置两对或设置多对，可以利用相邻螺母部件的相对转动形成一重、两重或多重锁紧状态。可见，本发明的通过控制螺母部件沿倾斜接触面相对转动、控制部件轴心偏转、从而控制螺栓内部作用力与变形，防止螺栓松动的方法可以有多种不同技术方案实现。本发明的防松螺母锁紧与解锁不会影响螺栓的紧固连接与定位连接功能；可以在螺杆的任一位置定位并锁紧，可以对紧固螺栓发挥防松动作用，也可以对定位螺栓发挥防位移作用。

本发明防松螺母部件沿倾斜接触面相对转动时，锁紧行程与解锁行程不一定都是半圆形（180度），可以根据实际需要设计制造为三分之一圆环形（120度）、四分之一圆环形（90度）、六分之一圆环形（60度）或者其他行程与角度。为更好地防止振动引起的螺栓松动，最佳锁紧行程可以略小于最大锁紧行程。为方便准确使用，螺母部件外表面可以设置标志，标示相邻部件之间的解锁位置、锁紧位置、解锁方向与锁紧方向等信息。螺母部件部件间倾斜接触面的倾斜角度或者虚轴夹角，要根据螺母部件、螺杆的尺寸、材质以及螺栓连接与锁紧的需要来设定，设定值要可以充分发挥控制螺母部件间轴心偏转的防松动作用，又不能使螺母部件轴心偏转角度过大以致使螺栓锁紧时产生不可逆的变形与破坏。所述倾斜接触面可以设置为光滑面或粗糙面。另外，螺母部件及螺杆的形制不应限于实施例范围，只要采用了本发明所述的技术方案，均应落入本发明的保护范围。

Claims (2)

1.控制部件轴心偏转的防松螺母，采用至少两个螺母部件在同一螺杆上相互作用，其特征在于各个螺母部件相互配合处设置接触体，接触体内径大于螺母内径，接触体不与螺杆接触，相邻接触体之间设置有不垂直于螺杆轴心的倾斜接触面。

2.控制部件轴心偏转的防松螺母的操作方法，其特征在于通过控制螺杆上相邻两个防松螺母部件的相对转动，控制螺母部件轴心偏转，从而控制螺栓内部作用力与变形，防止螺栓松动。