CN109764052A - 一种防松螺母结构 - Google Patents

Abstract

本发明为一种防松螺母结构，包括螺母本体，螺母本体上设置轴向贯通的螺纹孔，螺母本体的底端位于螺纹孔的径向外侧设置向上凹设的锥形环槽，所述锥形环槽位于径向内侧的侧壁上设置径向贯通的豁槽口；所述防松螺母结构还包括垫圈部，所述垫圈部包括垫圈本体，所述垫圈本体上向上凸设有垫圈锥台，所述垫圈锥台能扣设于所述锥形环槽内且能推动所述锥形环槽位于径向内侧的侧壁径向收缩。该防松螺母结构克服现有技术中存在的使用场合受限、可靠性差及结构复杂等问题，该防松螺母结构能同时发挥轴向力和径向力的作用解决松脱问题，结构简单，安装方便，适用性强，利于推广使用。

Description

一种防松螺母结构

技术领域

本发明涉及市政设施技术领域，尤其涉及一种防松螺母结构。

背景技术

在市政设施建设项目中，有很多地方都会涉及到螺母的使用，大到桥梁的安装、轨道的衔接、各种预制构件的拼装、建筑物的构造梁柱，小到管线敷设中支吊架的使用、管道托架的安装、设备与基础的衔接等，可以说螺母无处不在，运营过程中因“松动”产生的设备检修、设备更换等问题比比皆是。

普通螺纹联接的防松措施一般有弹簧垫圈、双螺母、金属锁紧垫圈、扣紧螺母、齿形锁紧垫圈、尼龙嵌件锁紧、开槽螺母、开口销、止动垫圈、楔块压紧、双联止动垫圈、钢丝串接、翘形垫圈、凹锥面锁紧垫圈、铆冲、粘合、焊接等等。

但是，即便有这么多的相对成熟的防松措施，仍然在重要场合面临诸多制约和可靠性问题，例如，弹簧垫圈由于弹力不均，不是十分可靠，其提供的弹性储备轴向力也不大，只能用在不甚重要的场合；双螺母法由于增加了副螺母，重量增大，不甚经济，且副螺母采用薄形，拧紧不便；开槽螺母装配起来较困难；止动垫圈只能用于联接部分能容纳弯耳的场合；尼龙嵌件不能耐受100度以上高温；楔块压紧方法只适用于螺栓直径较大的情况；铆冲和焊接是破坏性的防松措施，无法完好拆卸和再利用。

现有技术中存在一种防松动法兰螺母9，该结构如图9所示，其包括现有螺母本体91、法兰92、凹槽93、平面垫圈94、T型结构95、内齿96。防松动法兰螺母9通过自身的旋转，配合被紧固零件的接触面，将内齿垫圈的内齿6压缩变形卡在螺栓螺纹槽中，增加了螺栓的螺杆与螺母接触紧密度、相互的挤压力，从而提高了螺母与螺栓的摩擦力，起到了防松动的作用。

该防松动法兰螺母存在以下问题：第一，现有螺母本体和内齿垫圈的外形都较复杂，加工难度加大，导致加工成本增加。第二，现有螺母本体和内齿垫圈的外廓尺寸都比较大，相对浪费较多的材料。第三，为达到现有螺母本体和内齿垫圈的同步旋转，该方案是在现有螺母本体的凸缘边沿处开槽，使内齿垫圈的边沿立柱嵌入其中，并且立柱顶端还带有一横向构造，不仅结构复杂，在两个零件都是金属材料的情况下，其装配关系基本无法实现，至少要将垫圈的材料改为容易变形的塑料件才能实现将垫圈卡进螺母的槽里。第四，内齿垫圈下面的尖刺会在螺母拧紧过程中划伤被固定零件的表面。第五，内齿垫圈下面的尖刺无法按照螺杆的螺纹牙形准确扣入螺纹小径，尖刺在收缩过程中会顶住螺杆的螺纹大经，如果力量足够大，尖刺会破坏甚至压平螺杆的螺纹，根本起不到“防松”的效果。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种防松螺母结构，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防松螺母结构，克服现有技术中存在的使用场合受限、可靠性差及结构复杂等问题，该防松螺母结构能同时发挥轴向力和径向力的作用解决松脱问题，结构简单，安装方便，适用性强，利于推广使用。

本发明的目的是这样实现的，一种防松螺母结构，包括螺母本体，所述螺母本体上设置轴向贯通的螺纹孔，所述螺母本体的底端位于所述螺纹孔的径向外侧向上凹设有锥形环槽，所述锥形环槽位于径向内侧的侧壁上设置底部开口且径向贯通的豁槽口；所述防松螺母结构还包括垫圈部，所述垫圈部包括垫圈本体，所述垫圈本体上向上凸设有垫圈锥台，所述垫圈锥台能扣设于所述锥形环槽内且能推动所述所述锥形环槽位于径向内侧的侧壁沿径向向内收缩。

在本发明的一较佳实施方式中，所述锥形环槽位于径向内侧的侧壁上设置直径自下而上渐增的第一锥面，所述锥形环槽位于径向外侧的侧壁上设置直径自下而上渐缩的第二锥面；所述垫圈锥台的径向内侧设置直径自下而上渐增的第三锥面，所述垫圈锥台的径向外侧设置直径自下而上渐缩的第四锥面；所述第四锥面与所述第二锥面的锥度呈相同设置，所述第三锥面的锥度大于所述第一锥面的锥度设置。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第四锥面和所述第二锥面的锥度范围为0～20度，所述第一锥面的锥度范围为0～20度，所述第三锥面的锥度范围为3～25度，所述第三锥面的锥度比所述第一锥面的锥度大3～5度。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第四锥面和所述第二锥面的锥度为10度，所述第一锥面的锥度为10度，所述第三锥面的锥度为15度。

在本发明的一较佳实施方式中，所述锥形环槽位于径向内侧的侧壁上沿周向均匀间隔设置至少2个所述豁槽口。

在本发明的一较佳实施方式中，所述锥形环槽位于径向内侧的侧壁上沿周向均匀间隔设置4个所述豁槽口。

在本发明的一较佳实施方式中，多个所述豁槽口的周向尺寸之和小于所述螺母本体周长尺寸的

在本发明的一较佳实施方式中，所述垫圈本体的底面呈平面设置。

由上所述，本发明提供的一种防松螺母结构具有如下有益效果：

本发明提供的防松螺母结构中，当螺母本体沿螺栓旋到底部时，锥形环槽靠近螺纹孔的侧壁被垫圈部的垫圈锥台推动向径向内侧的螺栓收缩靠近，形成了螺纹牙形在径向的嵌入楔紧；楔紧收缩的部位属于螺母本体，其和螺纹上的螺纹配合完全没有任何问题，顺其自然地能够保证楔紧收缩的部位准确嵌入螺栓上的螺纹小径，达到防松的目的；本发明提供的防松螺母结构在紧固过程中同时发挥轴向力和径向力的作用，螺母本体与螺栓之间的联接更加紧固，提高螺纹联接的可靠性，减少维护工作量，降低螺纹联接在使用过程中意外松动的安全风险；垫圈锥台的外壁与螺母本体上锥形环槽的侧壁之间存在楔入摩擦力，使螺母本体与垫圈锥台之间有良好的防止相对转动的效果；即使螺母本体与垫圈锥台之间有相对转动，也不会影响螺纹联接的嵌入防松效果，只有垫圈锥台沿轴向远离螺母本体才会影响防松效果，而联接一旦完成，只要螺母本体不松动，垫圈部被挤压在螺母本体与被连接表面之间就没有远离的空间和可能。所以说，只要垫圈部不远离螺母本体就不会松；只要螺母本体不松垫圈部就不会远离，二者呈相互制约的逻辑关系；本发明提供的防松螺母结构，对螺纹没有任何特殊要求，可以用它直接代替现有螺纹联接的螺母，简单方便地实施改造升级；本发明的防松螺母结构制作较易，成本较低，可系列化，适用范围广，利用较低的投入使用即可获得比较好的使用效果，值得推广。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。

其中：

图1：为本发明的防松螺母结构的使用结构示意图。

图2：为本发明的防松螺母结构的仰视图。

图3：为图2中A-A处剖视图。

图4：为图2中B-B处剖视图。

图5：为本发明的螺母本体的立体图。

图6：为本发明的螺母本体的剖视图。

图7：为本发明的垫圈部的立体图。

图8：为本发明的垫圈部的剖视图。

图9：为现有螺母本体的示意图。

图中：

100、防松螺母结构；

1、螺母本体；10、螺纹孔；11、锥形环槽；12、豁槽口；

2、垫圈部；21、垫圈本体；22、垫圈锥台；

31、第一锥面；32、第二锥面；33、第三锥面；34、第四锥面；

4、螺栓；

9、防松动法兰螺母；

91、现有螺母本体；92、法兰；93、凹槽；94、平面垫圈；95、T型结构；96、内齿。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1至图8所示，本发明提供一种防松螺母结构100，包括螺母本体1，螺母本体1上设置轴向贯通的螺纹孔10，螺纹孔10与被固定的螺栓4构成螺纹连接，对螺栓4进行固定，实现被连接件的连接；螺母本体1的底端(螺母本体1的底端是指螺母本体1靠近被连接件的一端)位于螺纹孔10的径向外侧向上凹设有锥形环槽11，锥形环槽11位于径向内侧的侧壁上设置底部开口且径向贯通的豁槽口12，豁槽口12的底端呈开口设置，在本实施方式中，豁槽口12的周向尺寸较小，可以是底端开口的狭缝结构。豁槽口12也可以是1/4圆周的大开缝结构，相邻两个大开缝结构之间是1/4保留圆周段，两段1/4保留圆周段相加就是1/2圆周。或者沿圆周均布保留3段30度圆周段，则所保留圆周相加就是1/4圆周。豁槽口12能满足保留的部分是圆周对称的就可以，这样受力是均衡的。豁槽口12的设置允许锥形环槽11位于径向内侧的侧壁的径向伸缩；防松螺母结构100还包括垫圈部2，垫圈部2包括垫圈本体21，垫圈本体21上向上凸设有垫圈锥台22，垫圈锥台22能扣设于锥形环槽11内且能推动锥形环槽11位于径向内侧的侧壁沿径向向内收缩。

进一步，如图5、图6、图7和图8所示，锥形环槽11位于径向内侧的侧壁上设置直径自下而上渐增的第一锥面31，锥形环槽11位于径向外侧的侧壁上设置直径自下而上渐缩的第二锥面32；垫圈锥台22的径向内侧设置直径自下而上渐增的第三锥面33，垫圈锥台22的径向外侧设置直径自下而上渐缩的第四锥面34；第四锥面34与第二锥面32的锥度呈相同设置，第三锥面33的锥度大于第一锥面31的锥度设置。

进一步，第四锥面34和第二锥面32的锥度范围为0～20度，第一锥面31的锥度范围为0～20度，第三锥面33的锥度范围为3～25度，第三锥面33的锥度比所述第一锥面31的锥度大3～5度。在本发明的一具体实施例中，第四锥面34和第二锥面32的锥度为10度，第一锥面31的锥度为10度，第三锥面33的锥度为15度。第三锥面33的锥度大于第一锥面31的锥度，使得螺母本体1旋转拧紧过程中，垫圈锥台22能够推动锥形环槽11位于径向内侧的侧壁径向收缩，当螺母本体沿螺栓旋到底部时，锥形环槽11位于径向内侧的侧壁被垫圈锥台22推动向螺栓靠近，螺母本体1向下旋转的越多，或旋转越用力，则螺母本体1下部的螺纹收缩也越厉害，这种径向的收缩，使得螺母本体1与螺栓4更加紧固地联接在一起。

进一步，锥形环槽11位于径向内侧的侧壁上沿周向均匀间隔设置至少2个豁槽口12。在本发明的一具体实施例中，锥形环槽11位于径向内侧的侧壁上沿周向均匀间隔设置4个豁槽口12。在本发明的一具体实施例中，多个所述豁槽口的周向尺寸之和小于所述螺母本体周长尺寸的

进一步，垫圈本体21的底面呈平面设置，避免连接过程对被连接表面造成损伤。

本发明提供的防松螺母结构100中，当螺母本体1沿螺栓4旋到底部时，锥形环槽11靠近螺纹孔10的侧壁被垫圈部2的垫圈锥台22推动向径向内侧的螺栓4收缩靠近，形成了螺纹牙形在径向的嵌入楔紧；楔紧收缩的部位属于螺母本体1，其和螺纹上的螺纹配合完全没有任何问题，顺其自然地能够保证楔紧收缩的部位准确嵌入螺栓上的螺纹小径，达到防松的目的；螺母本体1拧紧力越大，螺纹牙形间的轴向拉伸力越大，径向的嵌入楔紧力也越大，普通螺母拧紧后的轴向力往往随着机械的震动或受力等发生变化，当变化趋势使得轴向压紧力减小时，普通螺母就容易松脱。在本发明的防松螺母结构100中，只要螺母本体1与垫圈锥台22不发生相对的向松开的方向的转动，那么径向嵌入的楔紧力就不会随轴向力的变化而受到影响；本发明提供的防松螺母结构100在紧固过程中同时发挥轴向力和径向力的作用，螺母本体1与螺栓4之间的联接更加紧固，提高螺纹联接的可靠性，减少维护工作量，降低螺纹联接在使用过程中意外松动的安全风险；垫圈锥台22的外壁与螺母本体1上锥形环槽11的侧壁之间存在楔入摩擦力，使螺母本体1与垫圈锥台22之间有良好的防止相对转动的效果；即使螺母本体1与垫圈锥台22之间有相对转动，也不会影响螺纹联接的嵌入防松效果。只有垫圈锥台22沿轴向远离螺母本体1才会影响防松效果，而联接一旦完成，只要螺母本体1不松动，垫圈部2被挤压在螺母本体1与被连接表面之间就没有远离的空间和可能。所以说，只要垫圈部2不远离螺母本体1就不会松；只要螺母本体1不松垫圈部2就不会远离，二者呈相互制约的逻辑关系。如果按楔入摩擦力解释，楔入角度越小自锁越好，对于钢材来讲，当嵌入角度大于5度则不能确保自锁，大于8.5度则会完全丧失自锁。本发明提供的防松螺母结构100，对螺纹没有任何特殊要求，可以用它直接代替现有螺纹联接的螺母，简单方便地实施改造升级，本发明的防松螺母结构100拧紧过程与和普通螺母的拧紧过程没有区别，随着时间的延长，防松机制不会失效，无需在螺栓上配打定位孔或开定位槽，不限制防松螺母结构的使用场合，防松过程对螺栓影响很小，不会影响联接件的重复使用，尤其适合用在综合管廊管线敷设中的预埋槽道技术中，减少了螺母的松动，可减少巡检工人的工作量，并延长支吊架使用寿命；本发明的防松螺母结构制作较易，成本较低，可系列化，适用范围广，利用较低的投入使用即可获得比较好的使用效果，值得推广。

本发明提供的防松螺母结构作为一种可靠的螺纹联接方式，可以应用于各类工程管线、城市综合管廊、轨道交通、公路桥梁等市政基础项目中，具体的能够应用于管线支吊架安装、管线支架的相互连接、波纹钢板拼接式管廊片的固定、管廊内部检修吊点固定、代替地脚螺栓紧定螺母、桥梁桁架的螺纹联接、桥梁缆索的固定联接、运输车辆的车架与底盘联接等等；本发明提供的防松螺母结构也可以应用于钢铁冶金等工业项目中，适用性强。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种防松螺母结构，其特征在于，包括螺母本体，所述螺母本体上设置轴向贯通的螺纹孔，所述螺母本体的底端位于所述螺纹孔的径向外侧向上凹设有锥形环槽，所述锥形环槽位于径向内侧的侧壁上设置底部开口且径向贯通的豁槽口；所述防松螺母结构还包括垫圈部，所述垫圈部包括垫圈本体，所述垫圈本体上向上凸设有垫圈锥台，所述垫圈锥台能扣设于所述锥形环槽内且能推动所述锥形环槽位于径向内侧的侧壁沿径向向内收缩。

2.如权利要求1所述的防松螺母结构，其特征在于，所述锥形环槽位于径向内侧的侧壁上设置直径自下而上渐增的第一锥面，所述锥形环槽位于径向外侧的侧壁上设置直径自下而上渐缩的第二锥面；所述垫圈锥台的径向内侧设置直径自下而上渐增的第三锥面，所述垫圈锥台的径向外侧设置直径自下而上渐缩的第四锥面；所述第四锥面与所述第二锥面的锥度呈相同设置，所述第三锥面的锥度大于所述第一锥面的锥度设置。

3.如权利要求2所述的防松螺母结构，其特征在于，所述第四锥面和所述第二锥面的锥度范围为0～20度，所述第一锥面的锥度范围为0～20度，所述第三锥面的锥度范围为3～25度，所述第三锥面的锥度比所述第一锥面的锥度大3～5度。

4.如权利要求3所述的防松螺母结构，其特征在于，所述第四锥面和所述第二锥面的锥度为10度，所述第一锥面的锥度为10度，所述第三锥面的锥度为15度。

5.如权利要求1所述的防松螺母结构，其特征在于，所述锥形环槽位于径向内侧的侧壁上沿周向均匀间隔设置至少2个所述豁槽口。

6.如权利要求5所述的防松螺母结构，其特征在于，所述锥形环槽位于径向内侧的侧壁上沿周向均匀间隔设置4个所述豁槽口。

7.如权利要求5所述的防松螺母结构，其特征在于，多个所述豁槽口的周向尺寸之和小于所述螺母本体周长尺寸的

8.如权利要求1所述的防松螺母结构，其特征在于，所述垫圈本体的底面呈平面设置。