CN111306173B - 一种筒夹结构式防松螺母 - Google Patents

Abstract

一种筒夹结构式防松螺母，属于螺纹紧固件技术领域，由筒夹锥面螺母和内锥面螺母构成，筒夹锥面螺母中心设有螺纹孔，筒夹锥面螺母的底面设有齿槽，内锥面螺母内部设有螺纹孔和内锥孔，安装筒夹锥面齿部螺母与螺栓或螺柱相旋合，使筒夹锥面螺母底部的齿槽与工件二表面形成接触，将内锥面螺母旋接至螺栓上，内锥孔与锥台相互旋合时，在锥面产生了径向力和轴向力，径向力迫使筒夹锥面螺母向螺栓中心收缩，进一步夹紧螺栓表面形成防松，轴向力推动筒夹锥面螺母向工件二移动，筒夹锥面螺母的底面与工件二接触并产生轴向压力，齿槽克服逆向力矩进一步形成防松，其结构简单，制造成本低，满足了高速、动载荷大、振动大、温差大、有润滑的工况使用需求。

Description

一种筒夹结构式防松螺母

技术领域

本发明属于螺纹紧固件技术领域，涉及一种防松螺母，具体的说是涉及一种可在高速、动载荷大、振动大、温差大、有润滑工况下使用的筒夹结构式防松螺母。

背景技术

由于连接力大、结构紧凑、便于拆卸等优点，螺纹联接广泛存在于各类机械结构中，是最常用的紧固手段之一。螺纹连接使被联接结构之间可以可靠地传递力(或运动)，当被联接件为压力容器或管道时，螺纹联接结构还需要保证装配体具有良好的密封性。

防松螺母的工作原理是采用螺母和螺栓之间的摩擦力进行自锁的。目前，一种是用两个一样的螺母拧在同一支螺栓上，在两个螺母之间附加一个拧紧力矩，使得螺栓连接可靠；另一种是专用的防松螺母，需要和一种可以防松垫片一起使用。专用的防松螺母不是六角螺母，而是一中圆螺母，在螺母的圆周上开有6个缺口，这六个缺口既是拧紧工具的着力点，又是防松垫片卡口的卡入处。第二种防松方式比第一种更可靠，但是结构相对复杂。

螺母连接松动主要原因在于螺纹连接件的初始变形、轴向载荷的作用、受横向载荷作用。螺母连接松脱，轻者会影响机器运转，重者会造成事故，设计时须采取有效防松措施。螺母防松常用方法为摩擦防松、机械防松和破坏螺旋副运动关系防松等。摩擦防松是在螺纹副中存在着不随连接载荷而变的压力，因而始终有摩擦力矩防止相对转动。压力可由螺纹副纵向或横向压紧而产生，常用方法有采用对顶螺母、弹簧垫圈、一般自锁螺母等。机械防松采用开口销与六角开槽螺母六角开槽螺母拧紧后，将开口销穿入螺栓尾部小空和螺母的槽内，并将开口销尾部掰开与螺母侧面贴紧；或采用止动垫圈螺母拧紧后，将单耳或双耳止动垫圈分别向螺母和被连接件侧面折弯贴紧，即可将螺母锁住。若两螺栓需要双联锁紧，可采用双联止动垫圈，使两螺母相互制动；或采用串联钢丝用低碳钢丝穿入各螺钉头部孔内，将各螺钉串联起来，使其相互制动。破坏螺旋副运动关系防松则采用铆冲防松螺母拧紧后把螺栓末端伸出部分铆死，或利用冲头在螺栓末端与螺母的缝合处打冲，利用冲点防松动，这种方法很可靠，即使能拆卸，但拆卸后螺纹副就不能重复使用了。

目前，自锁螺母应用数量尽管很多，但每个品种应用场合少且单一；当下的自锁螺母结构比较复杂、组成形式多样、制造成本高、维修不便；自锁螺母涉及到自锁方面的品种、数量、使用环境、振动、温升、润滑、材料、摩擦副等条件太多，给研究带来了难度。

发明内容

本发明目的是针对目前自锁螺栓结构复杂，成本高，维修不便，现有结构的自锁螺栓使用功能单一，应用场合受限等不足，提出一种带锯齿结构的防松螺栓，结构简单，制造成本低，可满足高速、动载荷大、振动大、温差大、有润滑的工况使用需求。

本发明的技术方案：一种筒夹结构式防松螺母，包括工件一、工件二，连接设置在工件一和工件二中的螺栓；其特征在于：所述螺栓头部连接设有筒夹锥面螺母和内锥面螺母，所述筒夹锥面螺母由锥台和正六棱柱叠加构成一体式结构，所述锥台和正六棱柱的中心设有第一螺纹孔，所述锥台的外侧根部设有一圈径向环形槽，所述锥台的锥壁上设有多个贯通槽，每个所述贯通槽的槽底均设有贯穿锥壁的圆通孔，所述圆通孔与所述贯通槽相连通，所述筒夹锥面螺母的底面上设有齿槽；所述内锥面螺母的内部设有相互叠加的第二螺纹孔和内锥孔；将筒夹锥面螺母旋接至螺栓上，使筒夹锥面螺母底部的齿槽与工件二表面形成紧密接触，将内锥面螺母旋接至螺栓上，内锥孔与锥台相互旋合时，在锥面产生了径向力和轴向力，径向力迫使筒夹锥面螺母的锥台向螺栓中心收缩，锥台的第一螺纹孔牙型进一步

夹紧螺栓表面形成防松，轴向力推动筒夹锥面螺母向工件二移动，筒夹锥面螺母的底面与工件二接触并产生轴向压力，齿槽克服逆向力矩进一步形成防松。

所述内锥孔的锥度略小于锥台的锥度。

所述第一螺纹孔与第二螺纹孔的螺纹规格相同。

所述贯通槽呈3等分或6等分设置在锥台的锥壁上，圆通孔的孔径大于贯通槽的槽宽。

所述齿槽的开口朝向与筒夹锥面螺母的旋入方向相反。

所述齿槽为锯齿槽，每个齿槽的槽底至槽顶的距离均相同，齿槽的齿槽数不少于20个。

所述第一螺纹孔与正六棱柱的中心形成同心。

本发明的有益效果为：本发明提出的一种筒夹结构式防松螺母，由筒夹锥面螺母和内锥面螺母构成，筒夹锥面螺母中心设有螺纹孔，筒夹锥面螺母的底面设有齿槽，内锥面螺母内部设有螺纹孔和内锥孔，安装筒夹锥面齿部螺母与螺栓或螺柱相旋合，直至筒夹锥面齿部螺母端部的齿形部分与被连接的工件二接触，使筒夹锥面螺母底部的齿槽与工件二表面形成紧密接触，将内锥面螺母旋接至螺栓上，内锥孔与锥台相互旋合时，在锥面产生了径向力和轴向力，径向力迫使筒夹锥面螺母的锥台向螺栓中心收缩，锥台的第一螺纹孔牙型进一步夹紧螺栓表面形成防松，轴向力推动筒夹锥面螺母向工件二移动，筒夹锥面螺母的底面与工件二接触并产生轴向压力，齿槽克服逆向力矩进一步形成防松，其结构简单，制造成本低，满足了高速、动载荷大、振动大、温差大、有润滑的工况使用需求。

附图说明

图1 为本发明整体安装结构示意图。

图2 为本发明中内锥面螺母全剖结构示意图。

图3 为本发明中筒夹锥面螺母全剖结构示意图。

图4 为本发明中筒夹锥面螺母底面结构示意图。

图5 为本发明中筒夹锥面螺母顶面结构示意图。

图6 为图4中A处放大结构示意图。

图7 为图6中B-B处的移出断面示意图。

图8 为实施方式一中的筒夹锥面螺母结构示意图。

图9 为实施方式二中的筒夹锥面螺母结构示意图。

图中：螺栓1、工件一2、工件二3、筒夹锥面螺母4、贯通槽4-1、圆通孔4-2、径向环形槽4-3、第一螺纹孔4-4、齿槽4-5、锥台4-6、正六棱柱4-7、内锥面螺母5、第二螺纹孔5-1、内锥孔5-2。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1-7所示，一种筒夹结构式防松螺母，包括工件一2、工件二3，连接设置在工件一2和工件二3中的螺栓1；螺栓1头部连接设有筒夹锥面螺母4和内锥面螺母5，筒夹锥面螺母4由锥台4-6和正六棱柱4-7叠加构成一体式结构，锥台4-6和正六棱柱4-7的中心设有第一螺纹孔4-4，锥台4-6的外侧根部设有一圈径向环形槽4-3，锥台4-6的锥壁上设有多个贯通槽4-1，每个贯通槽4-1的槽底均设有贯穿锥壁的圆通孔4-2，圆通孔4-2与贯通槽4-1相连通，筒夹锥面螺母4的底面上设有齿槽4-5；内锥面螺母5的内部设有相互叠加的第二螺纹孔5-1和内锥孔5-2；将筒夹锥面螺母4旋接至螺栓1上，使筒夹锥面螺母4底部的齿槽4-5与工件二3表面形成紧密接触，将内锥面螺母5旋接至螺栓1上，内锥孔5-2与锥台4-6相互旋合时，在锥面产生了径向力和轴向力，径向力迫使筒夹锥面螺母4的锥台向螺栓1中心收缩，锥台的第一螺纹孔牙型进一步夹紧螺栓表面形成防松，轴向力推动筒夹锥面螺母4向工件二3移动，筒夹锥面螺母4的底面与工件二3接触并产生轴向压力，齿槽4-5克服逆向力矩进一步形成防松。

如图1-7所示，一种筒夹结构式防松螺母，内锥孔5-2的锥度略小于锥台4-6的锥度；第一螺纹孔4-4与第二螺纹孔5-1的螺纹规格相同；贯通槽4-1呈3等分或6等分设置在锥台4-6的锥壁上，圆通孔4-2的孔径大于贯通槽4-1的槽宽；齿槽4-5的开口朝向与筒夹锥面螺母4的旋入方向相反；齿槽4-5为锯齿槽，每个齿槽4-5的槽底至槽顶的距离均相同，齿槽4-5的齿槽数不少于20个；第一螺纹孔4-4与正六棱柱4-7的中心形成同心。

实施方式一

如图8所示，一种筒夹结构式防松螺母，由锥台4-6和正六棱柱4-7叠加构成一体式结构，锥台4-6和正六棱柱4-7的中心设有光孔4-4，光孔的孔心与正六棱柱的中心形成偏心，偏心距为e，该偏心距e使筒夹锥面螺母和内锥面螺母分别针对于螺栓形成一个圆柱副和一个螺纹副后，产生相互的制约作用，偏心距e的大小通过螺栓的使用场合、螺距特征、材质、热处理、表面处理进行调整；锥台4-6的外侧根部设有一圈径向环形槽4-3，锥台4-6的锥壁上设有6个贯通槽4-1，每个贯通槽4-1的槽底均设有贯穿锥壁的圆通孔4-2，圆通孔4-2与贯通槽4-1相连通，筒夹锥面螺母4的底面上设有52个锯形齿4-5，每个锯形齿之间的夹角为a，每个锯形齿的齿顶到齿底的距离为b。

实施方式二

如图9所示，一种筒夹结构式防松螺母，筒夹锥面螺母4由锥台4-6和正六棱柱4-7叠加构成一体式结构，锥台4-6和正六棱柱4-7的中心设有螺纹孔4-4，螺纹孔的孔心与正六棱柱的中心形成偏心，偏心距为e，该偏心距e使筒夹锥面螺母和内锥面螺母分别针对于螺栓形成两个螺母副后，产生相互的制约作用，偏心距e的大小通过螺栓的使用场合、螺距特征、材质、热处理、表面处理进行调整；锥台4-6的外侧根部设有一圈径向环形槽4-3，锥台4-6的锥壁上设有6个贯通槽4-1，每个贯通槽4-1的槽底均设有贯穿锥壁的圆通孔4-2，圆通孔4-2与贯通槽4-1相连通，筒夹锥面螺母4的底面上设有52个锯形齿4-5，每个锯形齿之间的夹角为a，每个锯形齿的齿顶到齿底的距离为b。

如图1-9所示，一种筒夹结构式防松螺母的使用原理如下：

先安装筒夹锥面齿部螺母与螺栓或螺柱相旋合，直至筒夹锥面齿部螺母端部的齿形部分与被连接的工件表面接触后、且达到规定的预紧扭矩时，筒夹锥面齿部螺母安装完成。内锥面螺母与螺栓或螺柱相旋合，并与筒夹锥面齿部螺母的外锥筒夹开始配合后继续旋合内锥面螺母，使其与螺栓或螺柱相旋合，并与筒夹锥面齿部螺母的外锥筒夹继续配合后，达到规定的筒夹锥面变形后即到达规定的位置处。筒夹锥面齿部螺母的筒夹锥台变形后达规定的位置处，其内部的螺纹牙型紧紧地箍在了与其相旋合的螺栓或螺柱螺纹牙型上，轴向力使筒夹锥面螺母产生的轴向压力由其底面传递给工件，齿槽克服逆向力矩进一步形成防松。

内锥面螺母的内锥面与筒夹锥面齿部螺母外锥面的配合，采用了筒形夹头结构，内锥面上的螺纹部分与螺栓或螺柱相旋合，带动内锥面同时沿着螺栓或螺柱的轴线方向向被连接的工件方向运动。内锥面在此运动过程中产生了垂直于内锥面压力。该垂直于内锥面压力传力给了与其配合的筒夹锥面齿部螺母。该压力分解为沿轴向方向的力和沿垂直于螺栓或螺柱轴线方向的力。其中，沿垂直于螺栓或螺柱轴线方向的力迫使筒夹锥面齿部螺母的筒夹锥台沿径向方向收缩，收缩时径向方向的分力使其内部的螺纹牙型紧紧地箍在了与其旋合的螺栓螺纹牙型上，起到了进一步变形的作用。为此，该过程是依靠沿径向方向的力产生迫使筒夹锥面变形而达到锁紧防松的目的。轴向力使筒夹锥面齿部螺母的端部齿形对工件产生微弹性变形，阻止组织筒夹锥面齿部螺母因在动载荷、受迫横向与纵向振动、温差变化、润滑等因素反向旋转。筒夹锥面齿部螺母的下表面和工件接触，在自身的锁紧过程中，依靠下端面的齿部和工件表面接触 。对于右螺纹而言，如图示，只能顺时针转动；逆时针转动则受阻。相反，对于左旋螺纹副而言，则齿的方向和图示正好反向，则适用于左旋螺纹副锁紧使用。筒夹锥面齿部螺母的上端锥部部位，具有弹性功能。依靠沿圆锥锥面周部6等分或3等分贯通的槽以及每个槽底部的圆孔，配合材料的热处理，使得该部位具有在弹性范围内具有在内锥作用下，自动向其圆锥轴线缩进的功能；同时，当内锥面解除给其施力后，又能自动恢复到原来的位置之功能。图8筒夹锥面锯齿“螺母”内孔及其中心O₁相对于其外形的几何中心O有一个偏心量e，用于使得上下螺母分别针对于螺栓形成一个圆柱副和一个螺纹副后，产生相互的制约作用；图9筒夹锥面齿部螺母的螺纹及其中心O₁相对于其外形的几何中心O有一个偏心量e，用于使得上下螺母分别针对于螺栓形成两个螺母副后，产生相互的制约作用。筒夹锥面齿部螺母与内锥面螺母的外形尺寸和同规格的标准件的外形尺寸相同，方便于设计工作者选用同规格的螺母及其防松螺母，同时按照原来的标准螺栓选择螺栓标准件。当用于非金属材料连接时，可在与筒夹锥面齿部螺母相配合的表面镶嵌金属件垫片，以防止筒夹锥面齿部螺母嵌入被连接的工件。

Claims (5)

1.一种筒夹结构式防松螺母，包括工件一(2)、工件二(3)，连接设置在工件一(2)和工件二(3)中的螺栓(1)；其特征在于：所述螺栓(1)头部连接设有筒夹锥面螺母(4)和内锥面螺母(5)，所述筒夹锥面螺母(4)由锥台(4-6)和正六棱柱(4-7)叠加构成一体式结构，所述锥台(4-6)和正六棱柱(4-7)的中心设有第一螺纹孔(4-4)，所述锥台(4-6)的外侧根部设有一圈径向环形槽(4-3)，所述锥台(4-6)的锥壁上设有多个贯通槽(4-1)，每个所述贯通槽(4-1)的槽底均设有贯穿锥壁的圆通孔(4-2)，所述贯通槽(4-1)呈3等分或6等分设置在锥台(4-6)的锥壁上，所述圆通孔(4-2)与所述贯通槽(4-1)相连通，所述筒夹锥面螺母(4)的底面上设有齿槽(4-5)，所述齿槽(4-5)的开口朝向与筒夹锥面螺母(4)的旋入方向相反，所述齿槽(4-5)为锯齿槽，每个齿槽(4-5)的槽底至槽顶的距离均相同，齿槽(4-5)的齿槽数不少于20个，所述内锥面螺母(5)的内部设有相互叠加的第二螺纹孔(5-1)和内锥孔(5-2)；将筒夹锥面螺母(4)旋接至螺栓(1)上，使筒夹锥面螺母(4)底部的齿槽(4-5)与工件二(3)表面形成紧密接触，将内锥面螺母(5)旋接至螺栓(1)上，内锥孔(5-2)与锥台(4-6)相互旋合时，在锥面产生了径向力和轴向力，径向力迫使筒夹锥面螺母(4)向螺栓(1)中心收缩，进一步夹紧螺栓表面形成防松，轴向力推动筒夹锥面螺母(4)向工件二(3)移动，筒夹锥面螺母(4)的底面与工件二(3)接触并产生轴向压力，齿槽(4-5)克服逆向力矩进一步形成防松。

2.根据权利要求1所述的一种筒夹结构式防松螺母，其特征在于：所述内锥孔(5-2)的锥度小于锥台(4-6)的锥度。

3.根据权利要求1所述的一种筒夹结构式防松螺母，其特征在于：所述第一螺纹孔(4-4)与第二螺纹孔(5-1)的螺纹规格相同。

4.根据权利要求1所述的一种筒夹结构式防松螺母，其特征在于：所述圆通孔(4-2)的孔径大于贯通槽(4-1)的槽宽。

5.根据权利要求1所述的一种筒夹结构式防松螺母，其特征在于：所述第一螺纹孔(4-4)与正六棱柱(4-7)的中心形成同心或偏心。

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