CN109236838A - 一种止动垫圈与圆台六角螺母组成的防松螺栓组及其操作方法 - Google Patents
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Abstract
一种止动垫圈与圆台六角螺母组成的防松螺栓组及其操作方法，利用止动垫圈的直立外牙与圆台六角螺母的圆台侧面相互作用，在螺纹副预紧时，除了轴向预紧力外，多增加了一个径向作用力，形成螺纹副间更大的压力和摩擦力。同时还因为外牙与圆台侧面相互作用，又增加了一个附加的摩擦作用点，增加附加的压力和摩擦力，提高了总的摩擦力极限值，总摩擦力极限值远大于普通预紧螺栓所产生的摩擦力极限值，其防松效果更好，可以防止螺纹副相对转动。可靠性、实用性好，可以用在剧烈冲击、震动、交变载荷，或温度变化大的场合，有效减少对螺纹联接的维护、检修，提高设备利用的安全性、利用率。
Description
技术领域
本发明属于机械工程螺纹联接防松领域，涉及一种能够充分利用摩擦防松，防止螺纹联接松动，提高联接效果，减少螺纹联接的维护、检修的一种止动垫圈与圆台六角螺母组成的防松螺栓组及其操作方法。
背景技术
各种机器及部件在连接装配中离不开联接件。联接件的数量大约占机械零件总数量的60%，其中螺纹联接是机械联接中使用最常见的形式，具有结构简单、连接可靠、装拆方便等优点，给机械工业带来了方便。但是，它有一个不可避免的弱点，在剧烈冲击、震动或变载荷作用下，或当温度变化大时，螺纹联接有可能松动，甚至完全脱开。在现实生活中因为螺纹联接松动产生的产品故障、机器失效、解体，甚至造成机毁人亡的事例屡见不鲜。因此如何保证螺纹联接的可靠性，防止螺纹联接松动，是有效保证产品质量，提高产品可靠性的重要方面，螺纹防松问题已经成为亟需解决的实际技术问题。
为解决联接件的松脱问题，从螺纹联接件诞生开始，世界上许多国家的科学家和工程师作了大量的试验和研究。
防松的方法很多，按工作原理的不同，防松方法分为摩擦防松、机械防松等。此外还有一些特殊的防松方法，例如对螺纹铆焊、冲点防松、在螺纹副间涂粘接剂防松等。
摩擦防松是应用最广的一种防松方式，这种方式在螺纹副之间产生一不随外力变化的正压力，以产生可以阻止螺纹副相对转动的摩擦力。这种正压力可通过轴向或同时两向压紧螺纹副来实现。如采用弹性垫圈、双螺母、自锁螺母和尼龙嵌件防松螺母等。这种防松方式对于螺母的拆卸比较方便，但在冲击、振动和变载荷的情况，一开始螺栓会因松弛导致预紧力下降，随着振动次数的增加，预紧力逐渐减小，最终将会导致螺母松脱、螺纹联接失效。
第二种方式是机械防松。是用止动件直接限制螺纹副的相对转动。如采用开口销、串连钢丝和止动垫圈等。这种方式造成拆卸不方便。
发明内容
螺栓联接防松的根本问题在于防止螺纹副的相对转动。摩擦防松要防止螺纹副的相对转动，就必须设法增大螺纹副间的压力和摩擦力，或者同时增加摩擦作用点，增加附加的摩擦力，提高总的摩擦力极限值，才能防止螺纹副相对转动。
当材料一定后，摩擦系数就已不可再改变，惟有提高螺纹副间的相互作用力或者增加摩擦作用点数量。
螺纹预紧后，通常只受单一的轴向预紧力的作用，预紧力通常为材料屈服强度σs的50～70%，最大不能超过80%，限制了通过提高预紧力来提高螺纹副间的摩擦力。如果我们能够在横向加上一个外力，该横向外力与轴向预紧力的合力就远大于单一的轴向预紧力，形成的螺纹副间的压力和摩擦力也就更大，就可以防止螺纹副相对转动。
本发明就是利用一种止动垫圈与圆台六角螺母使螺纹预紧时，不仅受到正常的轴向预紧力作用，同时还受到一个横向外力的作用，形成螺纹副间更大的压力和摩擦力。同时还增加了一个附加的摩擦作用点，增加附加的摩擦力，提高总的摩擦力极限值，防止螺纹副相对转动。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案：
一种止动垫圈与圆台六角螺母组成的防松螺栓组，其特征是：包括止动垫圈、圆台六角螺母、螺栓；所述止动垫圈用板材弹性材料制成，有一个内牙，至少一个外牙；内牙沿径向向内圆凸起，安装时嵌入螺栓杆牙槽；外牙位于垫圈外缘，直立，与垫圈端面垂直，圆弧状，每个外牙弧长所对应的圆心角小于60°；所述圆台六角螺母由圆台体和正六角形柱体两部份组成，圆台的大底连接正六角形柱体，圆台的小底为螺母的一个端面，圆台的侧面向外发散倾斜；圆台高度大于止动垫圈的外牙高，止动垫圈外牙位置位于圆台的侧面的轴向投影区域内。
一种止动垫圈与圆台六角螺母组成的防松螺栓组的操作方法，其特征是：使用时，将止动垫圈套上螺杆，内牙嵌入螺栓杆牙槽中，外牙指向螺栓杆的螺母旋入端；再将螺母的圆台端与止动垫圈相对，旋入螺杆，直到螺母将止动垫圈旋紧，达到规定最大预紧力为止停止旋紧。
本发明的有益效果是，利用止动垫圈的直立外牙与圆台六角螺母的圆台侧面相互作用，在螺纹副预紧时，除了轴向预紧力外，多增加了一个径向作用力，形成螺纹副间更大的压力和摩擦力。同时还因为外牙与圆台侧面相互作用，又增加了一个附加的摩擦作用点，增加附加的压力和摩擦力，提高了总的摩擦力极限值，总摩擦力极限值远大于普通预紧螺栓所产生的摩擦力极限值，其防松效果更好，可以防止螺纹副相对转动。可靠性、实用性好，可以用在剧烈冲击、震动、交变载荷，或温度变化大的场合，有效减少对螺纹联接的维护、检修，提高设备利用的安全性、利用率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的联接装配轴向剖面示意图。
图2是止动垫圈的俯视图。
图3是止动垫圈俯视图的A－A剖面图。
图4是圆台六角螺母轴向剖面图。
图5是圆台六角螺母圆台端面正视图。
图6是具有3个直立外牙的止动垫圈的俯视图。
图7是圆台侧面为波纹状时的圆台端面正视图。
图中：1．止动垫圈 2．内牙 3．直立外牙
4．螺栓 5．螺栓杆牙槽 6．圆台六角螺母
7．圆台 8．被联接工件1 9．被联接工件2
10. 波纹弧面
具体实施方式
在图1实施例中，一种止动垫圈与圆台六角螺母组成的防松螺栓组，包括止动垫圈(1)、圆台六角螺母(6)、螺栓(4)。所述止动垫圈(1)用薄板弹性材料制成，有一个内牙(2)，一个外牙(3), 外牙弧长所对应的圆心角小于30°；内牙(2)沿径向向内圆凸起；外牙位(3)于垫圈(1)外缘，直立，与垫圈(1)端面垂直；螺栓杆(4)上开有牙槽(5)，止动垫圈(1)的内牙(2)嵌入牙槽(5)中，保证止动垫圈(1)与螺栓杆(4)不产生相对转动。所述圆台六角螺母(6)一半为圆台体，另一半为正六角形柱体，圆台的侧面向外发散倾斜；圆台高度大于止动垫圈的外牙(3)高，止动垫圈外牙(3)位置位于圆台侧面的投影区域内。
使用时，将止动垫圈(1)套上螺杆(4)，内牙(2)嵌入螺栓杆牙槽(5)中，外牙(3)指向螺栓杆(4)的螺母旋入端；再将螺母(6)的圆台端与止动垫圈(1)相对，旋入螺杆(4)。螺母(6)不断旋转，圆台的侧面(7)也逐渐下移，止动垫圈的直立外牙(3)逐渐与圆台的侧面接触发生相互作用。因为圆台的侧面向外发散倾斜，扩张圆台侧面压迫直立外牙(3)产生弹性变形向外倾斜，直立外牙(3)反作用给螺母一个横向力。螺母(6)越往下旋，直立外牙(3)的弹性变形越大，外牙(3)与螺母(6)的相互作用力也越大。当螺母(6)将止动垫圈(1)旋紧，达到规定最大预紧力时，横向力也最大。
此时的螺纹副除了轴向预紧力外，又多了一个径向作用力，形成螺纹副间更大的压力和摩擦力。同时还因为外牙与圆台的侧面相互作用，又增加了一个附加的摩擦作用点，增加附加的摩擦力，提高了总的摩擦力极限值，总摩擦力极限值远大于普通预紧螺栓所产生的摩擦力极限值，其防松效果也就更好，就可以防止螺纹副相对转动。
圆台六角螺母(6)的侧面可以做成由一系列连续弧面构成的波纹形状，有利螺母(6)旋紧后直立外牙(3)与波纹弧面(10)嵌合相扣。嵌合相扣作用和相邻圆弧凸面的凹陷对直立外牙(3) 的滑动有很强的机械阻碍作用，更加锁紧了螺纹副，避免螺纹副相对转动。
Claims (2)
1.一种止动垫圈与圆台六角螺母组成的防松螺栓组，其特征是：包括止动垫圈、圆台六角螺母、螺栓；所述止动垫圈用板材弹性材料制成，有一个内牙，至少一个外牙；内牙沿径向向内圆凸起，安装时嵌入螺栓杆牙槽；外牙位于垫圈外缘，直立，与垫圈端面垂直，圆弧状，每个外牙弧长所对应的圆心角小于60°；所述圆台六角螺母由圆台体和正六角形柱体两部份组成，圆台的大底连接正六角形柱体，圆台的小底为螺母的一个端面，圆台的侧面向外发散倾斜；圆台高度大于止动垫圈的外牙高，止动垫圈外牙位置位于圆台的侧面的轴向投影区域内。
2.一种止动垫圈与圆台六角螺母组成的防松螺栓组的操作方法，其特征是：使用时，将止动垫圈套上螺杆，内牙嵌入螺栓杆牙槽中，外牙指向螺栓杆的螺母旋入端；再将螺母的圆台端与止动垫圈相对，旋入螺杆，直到螺母将止动垫圈旋紧，达到规定最大预紧力为止停止旋紧。
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