CN109737126A - 超强防滑脱螺栓 - Google Patents

Abstract

超强防滑脱螺栓，能够使螺帽在逆旋转时产生巨大摩擦力，从而减弱或完全克服螺帽逆旋转，达到螺杆在震动环境中防滑脱的目的。超强防滑脱螺栓通过外力使螺帽外端螺杆直径延展增加，使螺帽逆旋转时产生巨大摩擦力，这种摩擦力足以克服和抵消震动给螺帽带来的逆旋转力，从而达到锁死螺帽，实现超强防滑脱功能。超强防滑脱螺栓包括以下几个部分(1)主螺栓头(2)弹簧垫片(3)副螺帽(4)外螺纹管(5)强筋防滑脱内螺纹管(6)防滑脱碗(7)主螺帽(10)防滑脱扩径器包括(8)副螺栓头(9)副螺纹杆(11)扩径块。

Description

超强防滑脱螺栓

技术领域

螺栓自问世以来，因其特殊的螺旋设计构造，具有超强的紧合力，这为实现两个或两个以上部件紧密结合的目的贡献了不可估量的价值。由于螺栓的突出作用被广泛应用于机械设备、航空航天航海、铁路桥梁、车船交通工具、房屋建筑、家具用具、电子仪器设备及日常生活各个方面，其功能作用巨大无可替代，如果没有螺栓，现代文明将不存在，生活状态将倒退上千年。

螺栓是一种利用了螺旋式运动能产生巨大力量的省力杠杆，因其巨大的紧合力得到了广泛应用，螺栓不但能使两个或两个以上部件实现紧固结合，也能够轻松实现紧固部件之间的分离，使部件便于维修和更换。

螺栓优点很多，却一直存在一个未曾攻克的缺点，那就是现面世的螺栓在受到外力剧烈高频震动情况下，螺帽会产生逆旋转现象，螺帽的逆旋转能降低螺栓的紧合力，紧合力的降低会进一步造成螺帽在外力高频剧烈震动下更容易更快速逆旋转，恶性循环最终致使螺帽松动和滑脱，使螺栓彻底丧失紧合力，造成不希望分离的紧固件之间松动或分离的现象，使机器、设备、仪表等功能部件丧失或降低原有的设计功能作用，造成机器设备损坏、人员意外伤害和无法正常工作等现象。

针对这一现象，很多螺栓生产厂家、螺栓设计师也尝试过不断地改进或设计，希望能够攻克螺栓在震动环境中的易于滑脱缺陷，使螺栓更好的服务我们人类。

背景技术

螺栓因其超强紧合力得到了非常广泛的应用，却因为螺帽在震动环境中震动对螺帽会产生一种松动螺帽的逆旋转力，这一缺陷使得在使用过程中经常出现螺帽逆旋转，致使螺杆紧合力降低，造成意外和损失，这就需要不断拧紧螺帽进行维护维修，严重影响工作效率。我们的发明设计提高了数倍螺帽逆旋转的摩擦力，只有震动强度增加数倍才能使螺帽产生逆旋转，并且这种松动螺帽的逆旋转力量必须持续很长时间。

目前面世的防滑螺栓主要有两种，一种是日本生产的有两个螺帽组合的偏心螺母构造的防滑螺栓，另一种是中国设计师设计的由防滑脱垫片和螺母结合的防滑螺栓两种。

日本生产的防滑螺栓，其特殊设计表现在两个螺母上，这两个螺母依次旋紧在同一根螺杆上，下面的螺帽上端口为偏心结构，居于上方的螺帽在与下方螺帽挤压旋紧的过程中，由于下螺帽的偏心设计会在下螺帽上端某点产生作用于螺杆的侧压力，这种侧压力就是克服螺帽因震动产生螺帽逆旋转的阻力，如果震动强度是普通的不够剧烈或时间较短的震动，这种防滑脱螺栓还能够应付，当震动强度、频率和时间增加，紧压偏心螺母的上方螺帽依然会产生逆旋转致使上方螺母滑脱，随之下方的偏心螺母也会丧失对螺杆的侧向压力，紧接着下方偏心螺母也会随震动产生逆旋转，最终造成螺栓松动紧合力丧失，它的松动过程是两个螺母的依次相互交替产生松动，只是松动的时间延长了而已，并没有完全实现防滑脱。

另一种是中国设计师设计生产的有防滑垫片的螺栓，此种螺栓特征是，螺母拧紧挤压防滑垫片，强大压力作用在防滑垫片上，反作用力使得防滑垫片和螺帽紧密结合，螺帽不能轻易松脱，卸松螺母需要用工具先扳动防滑垫片，继而才能轻松卸下螺母。这种螺栓直接松动螺帽很费力，似乎克服了震动产生的松动螺帽的力量，可是卸松防滑垫片就能轻松把螺帽卸松，在实际应用中震动产生的力量不仅仅作用于螺帽，依然会作用于防滑垫片，防滑垫片能在扳手的外力作用下轻松板动卸松并连带一起卸松螺帽，那么在振动状态下依然不可避免防滑垫片先松动，进而带动螺帽逆旋转、紧合力丧失，致使螺栓滑脱，也不能完全实现防滑脱。

无论从上述两种螺栓的使用还是大量生活中螺栓使用的经验均能得出，只要控制了螺母在震动环境中的的逆旋转，也就解决了螺母在震动环境中易于滑脱的缺陷。控制螺母逆旋转有两种途径(不考虑降低环境振动强度)，一、延长螺母在震动环境中的逆旋转时间(逆旋转时间：从螺母逆旋转开始至螺母丧失紧合力为止的时间)，二、增加螺母逆旋转过程中持续的摩擦力。用举例说明上述概念和观点：螺母旋紧后最初是最抗滑脱阶段，从螺母拧紧状态到螺母逆旋转1°需要10分钟，逆旋转2°需要19分钟，逆旋转3°需要20分钟，逆旋转45°也许只需要21分钟。。。。。。这个螺母旋转过程不是匀速过程而是加速过程，这也是面世的防滑螺栓无法改变的现象。

发明内容

螺栓防滑原理：普通螺栓是螺帽与螺杆之间有螺纹设计，是一种省力的杠杆结构，操作简单，具有很强的紧合能力，广泛应用在桥梁、汽车、机械和日常生活中，成为不可或缺的构件、部件。也因为在震动的环境中螺帽常常松动或脱落，致使紧合力减弱、甚至丧失，极易引起意外事故和损失。逆旋转：螺帽通过螺纹旋转可以逐渐靠近螺杆头，也可以反向旋转远离螺杆头，我们把螺帽逐渐靠近螺杆头的旋转叫正旋转，把螺帽逐渐远离螺杆头的旋转叫逆旋转，正旋转能够逐渐增强螺栓的紧合力，逆旋转会逐渐减弱螺栓的紧合力。

经长时间研究酝酿，发明了一套技术方案，能够巧妙便捷的使螺帽在逆旋转时产生巨大摩擦力，从而减弱或完全克服螺帽逆旋转，达到螺杆防滑脱目的。超强防滑脱螺栓通过科学设计，简单合理巧妙地通过外力使螺帽外端螺杆直径延展增加，使螺帽逆旋转时产生巨大摩擦力，这种摩擦力足以克服和抵消震动给螺帽带来的逆旋转力，从而达到锁死螺帽，实现超强防滑脱功能。超强防滑脱螺栓巧妙地解决了螺帽松动的缺陷，能够几何倍数提高螺帽逆旋转的阻力，且这种阻力是持续的，螺帽逆旋转需要更大的震动强度和更长的震动时间，此种震动强度实验室外很难在应用中存在，如此强的防滑脱能力狭义上讲也就实现了防滑脱。

结构说明：超强防滑脱螺栓包括以下几个部分(1)主螺栓头(2)弹簧垫片(3)副螺帽(4)外螺纹管，外螺纹管是一个外部有螺纹的空心管状结构，(5)强筋防滑脱内螺纹管(5)强筋防滑脱内螺纹管是一个内部有螺纹的管状结构；(4)外螺纹管顶端连接(6)防滑脱碗，(6)防滑脱碗底有一孔洞与(5)强筋防滑脱内螺纹管相通。强筋防滑脱内螺纹管内有内螺纹，(9)副螺纹杆可沿强筋防滑脱内螺纹管旋入，通过工具板动(8)副螺栓头会使(10)防滑脱扩径器在强大螺旋作用力下扩张，防滑脱扩径器是一个类似倒置椎体形状的坚硬金属块，防滑脱碗直径，直至防滑脱碗紧压(7)主螺帽，由此产生巨大的阻碍主螺帽逆旋转的摩擦力，达到锁止螺帽使螺栓防滑脱的目的。

动作关系和原理说明：

1、将超强防滑螺栓(4)外螺纹管插入需要结合部件的固定孔径中，垫入(2)弹簧垫片，弹簧垫片的高度和数量以用工具拧紧(7)主螺帽后以主螺帽上沿略高过(6)防滑脱碗底部为宜，以φ14MM的超强防滑螺栓为例，主螺帽上沿高过防滑脱碗约3-5毫米，不同规格的超强防滑螺栓在使用过程中会有差异，如果(7)主螺帽过度低于防滑脱碗底部防滑脱碗扩张后也将无法作用于主螺帽，不能产生锁止主螺帽逆旋转的阻力，也不得过于高出防滑碗底部，因为防滑碗设计成了壁厚小于主螺杆壁厚的结构，过多使用防滑脱碗部分螺纹，会降低螺栓紧合力度)。

2、将(7)主螺帽拧紧，达到要求的紧合力后，将(9)副螺纹杆穿过(6)防脱碗底孔旋入(5)强筋防滑脱作用管，用工具拧动(8)副螺栓头并带动(10)防滑脱扩径器和(9) 副螺纹杆沿着(5)强筋防滑脱内螺纹管不断向(7)主螺帽方向螺旋式运动挤压(6)防脱碗。

3、(10)防滑脱扩径器是一个倒置类似椎体形状坚硬金属块，可以是圆锥、也可以是三棱锥、多棱锥或半球体、球体，其功能是通过(10)防滑脱扩径器将强大的螺旋拉力作用到(6)防脱碗内侧，迫使有受强外力能延展特性的金属质地的(6)防脱碗直径不断增加，防脱碗不断向外扩张，致使(7)主螺帽上部(4)外螺纹管和(6)防滑脱碗外径不断增大。在震动强度不足以将(10)防滑脱扩径器震动逆旋转的使用场合可以在扩大防滑脱碗直径紧压主螺母上沿后停滞在强筋防滑脱作用管中，将副螺帽拧紧副螺纹杆以提高外螺纹管强度；在震动强度剧烈的场合建议将(10)防滑脱扩径器人为旋出，以免(10)防滑脱扩径器在震动中滑脱发生意外。为降低使用成本防滑脱扩径器也可以作为专用工具重复使用。

4、当(4)外螺纹管和(6)防滑脱碗外径扩大后，即使震动使小口径的螺帽向大口径的螺杆方向轻微旋转运动也会产生巨大摩擦力，在同等震动环境下便无法产生足够的致使螺母逆旋转的力量使主螺帽向外侧运动，从而达到锁死主螺帽的作用，实现螺栓超强防滑脱的目的。

附图说明

图1是对超强防滑脱螺栓各主要组成构件的分解展示，能直观、清晰地解释超强防滑脱螺栓的构造及相应的技术特征和原理。

Claims (7)

1.超强防滑脱螺栓是一种利用副螺纹杆(9)旋入强筋防滑脱内螺纹管(5)通过防滑脱扩经块(10)改变增加螺栓外径，使得螺帽在螺栓上逆旋转时的阻力大幅增加，且这种阻力持续较长，从而减弱或克服螺帽在震动状态下产生的逆旋转，相应提高螺栓的抗震防滑脱能力，延长螺栓滑脱；超强防滑脱螺栓是由主螺栓头(1)、弹簧垫片(2)、副螺帽(3)、外螺纹管(4)、强筋防滑脱内螺纹管(5)、防滑脱碗(6)、主螺帽(7)、防滑脱扩径器(10)组成的螺栓结构；防滑脱扩径器(10)包括副螺纹杆(9)、扩径器(11)和副螺栓头共同组成。

2.根据权利要求1所述的超强防滑脱螺栓，其特征在于主螺栓是一个半空心或贯通整个螺栓的空心结构，空心部分设计有螺纹即超强防滑内螺纹管(5)，其功能是使副螺杆(9)旋入后能产生巨大拉力，拉力通过扩径块(11)挤压防滑脱碗(6)或部分强筋防滑脱内螺纹管(5)致使外螺纹管(4)外径增加，因为外螺纹管(4)外径大于主螺帽(7)内径致使主螺帽(7)在逆旋转中阻力大幅增加，从而提高螺栓的防滑脱能力；利用副螺杆(9)沿强筋防滑脱内螺纹管(5)旋入运动能够产生巨大拉力，拉力通过扩径块(11)将防滑脱碗(6)或外螺纹管(4)直径增大，致使主螺帽(7)逆旋转时摩擦力大幅增加。

3.根据权利要求1所述的超强防滑脱螺栓，其特征在于外螺纹管(4)是一个外部有螺纹的空心管状结构；强筋防滑脱内螺纹管(5)是一个内部有螺纹的管状结构；外螺纹管(4)顶端连接防滑脱碗(6)；防滑脱碗(6)底有一孔洞与强筋防滑脱内螺纹管相通；强筋防滑脱内螺纹管(5)内有内螺纹；副螺纹杆(9)可沿强筋防滑脱内螺纹管(5)旋入；通过工具板动旋转副螺栓头(8)会将产生的巨大拉力通过扩径块(11)能将防滑脱碗(6)挤压扩张。

4.根据权利要求1所述的超强防滑脱螺栓，其特征在于强筋防滑脱内螺纹管(5)是一个内部有螺纹的管状结构。

5.根据权利要求1所述的超强防滑脱螺栓，其特征在于扩径块(11)是一个类似倒置椎体形状的坚硬金属块，能够利用外力将(6)防滑脱碗直径增大，直至(6)防滑脱碗紧压(7)主螺帽，由此产生巨大的阻碍(7)主螺帽逆旋转的摩擦力，从而达到锁止螺帽使螺栓防滑脱的目的；不论外螺纹管(4)空心部分是否贯通、无论是通过什么方式、用什么工具，只要是增加了螺帽上端螺杆直径，致使螺帽逆旋转时摩擦力增大防止和减弱螺帽逆旋转。

6.根据权利要求1所述的超强防滑脱螺栓，其特征在于防滑脱扩径器形状也可以是半球体、梯形状；材质也不仅仅限于金属，可以是合成材料、塑料、树脂、非金属材料等。

7.根据权利要求1所述的超强防滑脱螺栓，其特征在于防滑脱螺栓包含很多部件，不因添加或减少某一部件就能使用这一原理。