CN108343665B - 一种防松螺母、螺纹紧固套件和螺纹紧固组件 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种防松螺母，以及使用该螺母的螺纹紧固套件和螺纹紧固组件。该螺母包括前端、连接部和后端，前端和后端上分别有标识。连接部的扭转屈服应力小于前端和后端，当螺母一端受力被扭紧，扭力达到连接部屈服极限时，连接部发生塑性扭转变形，前后端发生相对扭转，当标识在轴线上重合时，表明预紧力达到额定预紧力要求。

Description

一种防松螺母、螺纹紧固套件和螺纹紧固组件

技术领域

本申请涉及机械领域，特别是一种防松螺母，以及使用所述防松螺母的一种螺纹紧固套件和一种螺纹紧固组件。

背景技术

螺母的原理是利用螺纹副接触压力产生的摩擦力形成自锁，达到紧固固件的作用。然而由于螺纹副之间存在间隙，所以当螺纹受到机械振动时接触压力会消失，从而产生松动现象，导致零件松动甚至失效。如何让螺母不容易松动是机械连接领域亟待解决的一个问题。

发明内容

本申请实施例提供了一种防松螺母，通过应用材料塑性形变原理，有效改善工件受震动时螺母的可靠性。

第一方面，本申请实施例提供了一种防松螺母结构。所述螺母包括前端、后端和连接部。其中，前端与后端的内腔均有一段螺纹，两段螺纹是相同螺纹，并且螺旋线重合。前端与后端之间的连接部，其扭转屈服力矩要小于所述前端和所述后端各自的扭转屈服力矩。所述前端与所述后端的两段螺纹相同并且螺旋线重合，使得螺母可以整体旋扭在一个螺柱上，随着旋扭的进行，当螺母的前端与工件接触进而停止旋转时，继续扭转后端，螺母整体受到一个扭转力矩。随着扭转力矩增大，由于连接部扭转屈服力矩最小，所以先发生扭转塑性变形，前端与后端发生相对扭转，并且前端与工件进一步挤压，预紧力增大。由于在挤压过程中，前端内螺纹的螺牙左侧与螺柱外螺纹螺牙右侧接触，而后端的内螺纹的螺牙右侧与螺柱外螺纹螺牙左侧接触，在发生震动时，螺母左侧接触压力减少或消失，而连接部因压迫产生的残余压力的反作用力迫使螺母前端内螺纹螺牙左侧和后端内螺纹螺牙右侧与螺栓外螺纹螺牙接触，产生静摩擦力，有效缓解了防松螺母松动。

可选的，所述连接部的内壁是光滑表面。

可选的，当所述防松螺母整体为同种材料制造，即前端、连接部和后端材料相同时，所述连接部最薄处的壁厚同时小于前端最薄处的壁厚和后端最薄处的壁厚。使用同种材料整体制造所述螺母可有效降低制造难度和成本，同时连接部最薄处的壁厚最小保证了连接处的扭转屈服应力同时小于前端和后端。

可选的，所述防松螺母的前端和后端可以实现为常规六角螺母形式，也可以分别实现为三角螺母、四角螺母或其他任意横截面投影为多边形的螺母形式。所述前端和所述后端的尺寸没有特别限定，可以相同，也可以不同。多边形结构的螺母具有可供扳手施加扭转力的平面，便于安装。

可选的，所述前端、所述后端以及所述连接部的材料相同，并且所述前端和所述后端的外壁的横截面的形状为相同的三角形或任意多边形，所述前端外壁的横截面边长与所述后端外壁的横截面边长相同或相近，所述前端的每一条棱线都与所述后端的棱线中的一条位于同一直线上。当所述防松螺母整体为同一材料制造，且所述前端与所述后端的形状相同，大小和尺寸相同或相似时，螺母整体加工相比前端与后端不同时更方便。

可选的，所述防松螺母的前端或后端之一，可以为横截面投影是圆形的圆面螺母形式。

可选的，在所述前端和所述后端上分别有第一标识和第二标识，两个标识共同用于标记在施加额定预紧力时前端与后端是否扭转到位。当在螺母某一横截面上，所述第一标识和所述第二标识各自的投影分别与横截面上内螺纹圆心的连线相互重合或近似重合时，标志预紧力达到了额定预紧力，从而省去了对力矩测量工具的需求。

可选的，所述第一标识和第二标识的实现形式可以分别为物理凹槽或表面图案中的一种，或是同时为物理凹槽或表面图案。当所述标识所在的螺母的端为多边形的螺母形式时，所述标识也可以实现为所述端的棱线。物理凹槽形式的标识便于加工，兼顾了易识别性和加工简便性；表面图案形式标识直观醒目，便于识别；以螺母棱线作为标识，在生产螺母时无需进行额外加工操作，节省加工成本。

第二方面，本申请实施例提供了一种螺纹紧固套件。所述螺纹紧固套件包括防松螺母和螺纹紧固件。其中，所述防松螺母的特性如第一方面及其可能的实施方式所述，此处不再赘述。所述螺纹紧固件可以实现为螺栓、螺钉或螺柱中的一种，也可以实现为其他任何具有类似功能的螺纹紧固件。所述螺纹紧固件直径与所述螺母适配，并且外表面有与所述防松螺母内螺纹相同规格的外螺纹。所述的螺纹紧固套件，使用后在实现震动防松的同时，不需要力矩测量工具即可安装使用，判断预紧力是否达到额定预紧力要求，安全便捷。

第三方面，本申请实施例提供了一种螺纹紧固组件。所述螺纹紧固组件包括防松螺母、螺纹紧固件和工件。所述防松螺母和所述螺纹紧固件如第二方面所述，此处不再赘述。所述工件上打有螺孔，螺孔尺寸与所述防松螺母和螺纹紧固件适配。所述螺纹紧固件的螺柱部分穿过所述螺孔，所述防松螺母旋扭于所述螺纹紧固件，对工件起到紧固作用。所述的螺纹紧固结构，在实现震动防松的同时，不需要力矩测量工具即可安装完成，判断所述防松螺母和所述螺纹紧固件对所述工件施加的预紧力是否达到额定预紧力要求，安全便捷。

附图说明

图1为本发明实施例一种防松螺母的结构示意图；

图2为本发明实施例一种防松螺母的剖面图；

图3为本发明实施例一种防松螺母的结构示意图；

图4a为本发明实施例一种螺纹紧固组件示意图；

图4b为本发明实施例一种螺纹紧固组件的另一状态下的示意图。

具体实施方式

请参阅图1和图2，为本申请实施例中防松螺母的一个实施例，内容为防松螺母100的具体结构。其中图1为所述防松螺母的立体图，所述图2为所述防松螺母的剖面图。螺母100包括前端110，连接部120和后端130。螺母整体为相同材料制成。

前端110和后端130的内壁均有相同的螺纹，且螺纹的螺旋线重合，前后两端横切面的外壁投影是正六边形。前端110和后端130的尺寸大小相同。

连接部120的内部是内壁平坦的空腔，所述连接部120连接前端110和后端130。连接部120的扭转屈服力矩小于前端110和130。在本实施例中,所述连接部120的内部可以选择不设置螺纹,例如为内壁光滑的空腔或者内壁平坦的空腔。在本实施例中，连接部120的壁厚小于前端110和后端130的壁厚，因此当螺母整体受到扭转力矩时，连接部先于前端110和后端130发生塑性扭转变形。在其他可能的实施方式中，连接部120可以采用任何其他使扭转屈服力矩小于前端110和后端130的实现方式，比如采用扭转屈服力矩较小的材料等。

前端110和后端130上分别有第一标识和第二标识。在本实施例中，前端110的标识部分是图中所示凹槽140，后端130的标识部分是螺母本身的外棱150。在其他可能的实施方式中，第一标识和第二标识也可以分别是凹槽、螺母外棱、点、线条、箭头或其他任何具有指示作用的标记中的一种。作为一种具体的实现方式，在螺母的横截面平面上，所述第一标识和所述第二标识所在的点分别与垂直于所述螺母100的轴向的横截面中心点连线，连线成一定角度α。所述第一标识和第二标识可用于判断螺母100扭紧时是否达到额定预紧力，即所述α角应满足：当螺母后端130被拧紧，扭力大于连接部120的屈服极限，连接部120发生塑性变形，前端110和后端130发生相对旋转至第一标识和第二标识在螺母轴向上位于同一直线上时，螺母与工件之间的正压力达到预紧力。所述螺母100与工件之间正压力达到预紧力的形态如图3所示，其中凹槽140和外棱150位于同一直线或近似同一直线的位置上。

请参阅图4a和图4b，为一种螺纹紧固结构的示意图。其中，图4a为施加预紧力之前，图4b为施加预紧力之后。所述螺纹紧固结构包括螺母100，螺栓210和工件220。其中，螺母100和螺栓210也构成了一种螺纹紧固套件。如图4a所示，螺母100首先被整体扭紧在螺栓210上，与工件220的右表面接触。在施加预紧力前，防松螺母100的前端110和后端130的内螺纹螺牙右侧与螺钉210的外螺纹螺牙左侧接触。之后螺母后端130被继续扭紧，当力矩大于连接部120的屈服极限时，产生的应力迫使螺母连接部120产生屈服变形，螺母100总长度变小。随着后端130被继续扭紧，开始压迫前端110向左移动，并压缩工件220，直至前端110内螺纹螺牙的左侧与螺栓210外螺纹螺牙的右侧接触，产生正压力和静摩擦力，当前端110和后端130的力矩标识140在轴向上位于同一直线上时，扭紧完成，如图4b所示。当产生振动时，工件220与螺母前端110的左侧接触压力减少或消失，而连接部120因压迫产生的残余压力的反作用力迫使螺母前端110内螺纹螺牙左侧和后端130内螺纹螺牙右侧与螺栓外螺纹螺牙接触，产生静摩擦力，有效缓解了防松螺母松动。

本申请实施例中记载的技术方案，通过利用材料塑性变形原理，创造性的解决了螺母紧固件受到机械震动导致接触压力消失的问题。为便于理解，本实施例中的附图中的螺母横切面外壁投影为正六边形，螺母整体为单一材料，前端和后端的外侧壁的横截面的边长相同，且前端标记为凹槽结构，后端标记为后端自身棱线，但是须知，上述特征不构成对本申请实施例的限定，本领域技术人员可知，当螺母的横切面外壁投影形状，螺母前端、连接部和后端的材料与尺寸，以及前端和后端上的标记类型发生变化时，本申请实施例所述的技术方案仍然适用。

Claims (17)

1.一种防松螺母，与螺栓之间螺纹配合，其特征在于，所述防松螺母包括前端、后端和连接部，其中：

所述连接部连接在所述前端和所述后端之间；

所述前端的内壁和所述后端的内壁分别设置有一段螺纹，所述前端的内壁的螺纹与所述后端的内壁的螺纹为相同的螺纹，且所述螺纹的螺旋线重合；

所述连接部的扭转屈服力矩小于所述前端的扭转屈服力矩，并且小于所述后端的扭转屈服力矩，当所述防松螺母套设在所述螺栓上，所述前端和所述后端的内螺纹螺牙的右侧与所述螺栓的外螺纹螺牙的左侧接触，且当所述防松螺母整体受到扭转力矩时，所述连接部通过材料塑性变形先于所述前端和所述后端发生塑性扭转变形，且在所述后端继续扭紧时产生应力以使所述连接部产生屈服变形，并压迫所述前端朝背离所述连接部的方向移动直至所述前端的内螺纹螺牙的左侧与所述螺栓的外螺纹螺牙的右侧接触以紧固工件于所述螺栓上，并在所述后端和所述前端松开时将所述工件从所述螺栓松开；当所述防 松螺母产生振动时，所述连接部因屈服变形产生的反作用力迫使所述前端的内螺纹螺牙的左侧和所述后端的内螺纹螺牙的右侧与所述螺栓的外螺纹螺牙接触。

2.如权利要求1所述的防松螺母，其特征在于，所述连接部的内壁为平坦的表面。

3.如权利要求1或2所述的防松螺母，其特征在于，所述前端、所述后端以及所述连接部的材质相同，所述连接部最薄处的壁厚小于所述前端最薄处的壁厚，并且小于所述后端最薄处的壁厚。

4.如权利要求1－3中任意一项所述的防松螺母，其特征在于，所述前端、所述后端以及所述连接部的材质相同；所述前端和所述后端的外壁的横截面形状为相同的多边形，所述前端的外壁的横截面边长与所述后端外壁的横截面的边长相同或相近，所述前端的每一条棱线都与所述后端的棱线中的一条位于同一直线上。

5.如权利要求1－3中任意一项所述的防松螺母，其特征在于，所述前端的外壁设置有第一标识，所述后端的外壁设置有第二标识，所述第一标识与所述第二标识共同指示在施加额定预紧力时，所述前端与所述后端是否扭转到位。

6.如权利要求5所述的防松螺母，其特征在于，所述前端的外壁的横截面的形状为任意多边形。

7.如权利要求6所述的防松螺母，其特征在于，所述第一标识为所述前端的外壁的横截面的所述任意多边形的一个顶点所在的棱线。

8.如权利要求5所述的防松螺母，其特征在于，所述后端的外壁的横截面的形状为任意多边形。

9.如权利要求8所述的防松螺母，其特征在于，所述第二标识为所述后端的外壁的横截面的所述任意多边形的一个顶点所在的棱线。

10.如权利要求5、6或8所述的防松螺母，其特征在于，所述第一标识为位于所述前端的外壁的凹槽。

11.如权利要求5、6或8所述的防松螺母，其特征在于，所述第一标识为涂覆或表贴在所述前端的外壁的表面的图案。

12.如权利要求5、6或8所述的防松螺母，其特征在于，所述第二标识为位于所述后端的外壁的凹槽。

13.如权利要求5、6或8所述的防松螺母，其特征在于，所述第二标识为涂覆或表贴在所述后端的外壁的表面的图案。

14.一种螺纹紧固套件，其特征在于，包括防松螺母和螺纹紧固件，其中：

所述防松螺母为如权利要求1－13中任意一项所述的防松螺母；

所述防松螺母采用螺纹配合的方式套设在所述螺纹紧固件上，所述螺纹紧固件直径与所述螺母适配，外表面有与所述防松螺母内螺纹相同规格的外螺纹。

15.如权利要求14所述的螺纹紧固套件，其特征在于，所述螺纹紧固件为螺钉、螺栓或一端带有螺母的螺柱中的一种。

16.一种螺纹紧固组件，其特征在于，包括防松螺母、螺纹紧固件和工件，其中：

所述防松螺母为如权利要求1－13中任意一项所述的防松螺母；所述防松螺母采用螺纹配合的方式套设在所述螺纹紧固件上，所述螺纹紧固件直径与所述防松螺母适配，外表面有与所述防松螺母内螺纹相同规格的外螺纹；所述工件上打有孔洞；

所述螺纹紧固件贯穿所述工件上的所述孔洞，所述螺纹紧固件的两端位于所述工件的孔洞之外，所述螺纹紧固件的一端挡止在所述孔洞的边缘，所述防松螺母采用螺纹配合的方式套设在所述螺纹紧固件的另一端，所述防松螺母的一端与工件表面接触并维持额定预紧力，紧固所述工件。

17.如权利要求16所述的螺纹紧固组件，其特征在于，所述螺纹紧固件为螺钉、螺栓或一端带有螺母的螺柱中的一种。

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