CN111457001A - 一种减幅波面防松法的紧固件 - Google Patents
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Abstract
紧固件Int.F16B.一种减幅《波面防松法》紧固件。结构组成：喇叭螺母、喇叭左旋螺母、喇叭垫圈、左右旋喇叭螺钉。特点：在所述的喇叭螺母、喇叭左旋螺母、喇叭垫圈、左右旋喇叭螺钉的各自的一个端面的喇叭内锥面上圆周均布若干个扇形端面，在每一个扇形端面上都是一个花纹波面。当具有扇形端面的两件喇叭螺母旋转到对顶的位置后，再继续旋转时，就会发生前面喇叭螺母扇形端面的波面波峰能插入后面喇叭螺母扇形端面的波面波谷。同样，后面喇叭螺母扇形端面的波面波峰会插入前面喇叭螺母扇形端面的波面波谷。适当设计改变扇形端面结构参数就能改变减幅波面升角的大小，就能够控制紧固件防松脱的可靠性。结构简单、操作方便、成本低廉。
Description
技术领域：紧固件Int.F16B
背景技术 《波面防松法》的背景技术
2019年3月27日，经机械工业通用零部件产品质量监督检测中心，用安布内科横向振动试验机，对CN 109185317A《开合螺母防松法》做了52分钟的振动试验，有通检委字第170271号得出结论：残余轴力/初始轴力＝92％，防松脱的效果好、振动试验的次数39000次，也好。
″日本人说，振荡试验他们的螺母保持了17分钟不松纪录″，日本人还说，300年不松动。
而对于CN 109185317A《开合螺母防松法》螺母的52分钟振动，已经远远超过日本人17分钟，那么CN 109185317A《开合螺母防松法》不松动的时间不应该比日本人的300年少吧。
参考文献：
《金属学教程》，作者：钟家湘，出版社：北京理工大学出版社，ISBN：9787810450300。
CN 1114647C
CN 201155516Y
CN 109185317A
CN 108425933A
发明内容 《波面防松法》的发明内容如下。
发明内容1，《波面防松法》的发明目的
发明目的就是让厂家都能设计、生产出结构简单、价格便宜、防松性能优秀的波面防松法，更好地满足工业、科研的急需。
发明内容2，《波面防松法》的结构
结构组成：喇叭螺母〔1〕、喇叭左旋螺母〔2〕、左右旋喇叭螺钉〔3〕、喇叭垫圈〔4〕。
结构特征：在于所述的喇叭螺母〔1〕、喇叭左旋螺母〔2〕、左右旋喇叭螺钉〔3〕、喇叭垫圈〔4〕在其各自的端面的喇叭内锥面上圆周均布若干个有多种花纹的辐射状的扇形减幅波面〔10〕。
喇叭螺钉〔3〕的螺钉头部〔5〕的形状可以是三角形、六角形、四边形、十字形、一字圆柱头、内六方圆柱头、梅花边头。
发明内容3，《波面防松法》的原理
依据金属工艺学弹性模量理论：屈服极限下端的倾斜直线是一条比例直线，可以利用的弹簧工作图中的弹性直线。
依据数学三角函数理论：y＝ksinβ+b。其中y是喇叭螺母瞬时厚度，k是比例系数，在0.1～0.9之间。sinβ是正弦三角函。b是喇叭螺母的最小厚度。
依据圆周面积可以等分的原理，可将喇叭螺母、喇叭左旋螺母、喇叭垫圈、左右旋喇叭螺钉的各自的一个端面的喇叭内锥面的圆周均布分为12个扇形端面。在每一个扇形端面上都是一个花纹波面。当具有扇形端面的两件喇叭螺母旋转到对顶的位置后，再继续旋转时，就会发生前面喇叭螺母扇形端面的波面波峰能插入后面喇叭螺母扇形端面的波面波谷。同样，后面喇叭螺母扇形端面的波面波峰就会插入前面喇叭螺母扇形端面的波面波谷。改变扇形端面结构参数就能改变减幅波面升角的大小，就能够控制紧固件防松脱的可靠性。
每一个扇形端面都是一个有花纹的减幅波面，所以花纹波面，减幅波面是同一个波面，是在不同场合下的不同称呼的同一个波面。
前面喇叭螺母波面的全部波峰就会全部插入后面喇叭螺母波面的波谷。后面喇叭螺母波面的全部波峰就会插入前面喇叭螺母波面的全部波谷，两件喇叭螺母达到不可分的互锁状态。
也可将喇叭端面的圆周360°等分为120个扇形端面，每个扇形端面为3°。圆周被等分的扇形端面的个数由工作需要而定，其范围在3～120之间。
发明内容4，《波面防松法》的使用方法
喇叭螺母〔1〕、喇叭左旋螺母〔2〕、左右旋喇叭螺钉〔3〕、喇叭垫圈〔4〕的《波面防松法》与普通的螺栓装卸方法、使用方法相同。
发明内容5，《波面防松法》发明的特点
具有波面的喇叭螺母结构简单、操作方便、成本低廉、容易普及。
附图说明 《波面防松法》的结构原理图，详细说明如下。
图1是两个喇叭螺母内锥波面处于互相接触的状态图。螺钉是等径螺纹图。
图2是两个喇叭螺母内锥波面处于互相咬合的状态图。螺钉是等径螺纹图。
图3是两个喇叭螺母内锥波面处于互相分离的状态图。螺钉是等径螺纹图。
图4是具有内锥波面的喇叭螺钉与喇叭垫片在沉孔中的安装图。
图5是两个喇叭螺母端面的内锥面的横截面的减幅波形的局部放大图。
图6是减幅波形在喇叭螺母端面的内锥面轴向视图上的圆周分布图。
图7是左右旋喇叭螺钉有阶梯的异径螺纹图。
在图1中，喇叭螺母〔1〕是具有内锥波面的右旋螺纹的紧固螺母；喇叭左旋螺母〔2〕是左旋螺纹锁紧螺母；左右旋喇叭螺钉〔3〕是外六方头螺钉，是既有右旋螺纹又有左旋螺纹的外六方头螺钉。螺钉是等径螺纹。
图1的特征是，喇叭螺母〔1〕与喇叭左旋螺母〔2〕的外轮廓线相切。有触点，无作用力。是施加作用力的开始点。
在图2中，喇叭螺母〔1〕、喇叭左旋螺母〔2〕、左右旋喇叭螺钉〔3〕、外六方头螺钉，都与图1的结构相同。螺钉是等径螺纹。
图2的特征是，具有内锥波面的喇叭螺母〔1〕与具有内锥波面的喇叭左旋螺母〔2〕的外轮廓线由相切过渡到互相过盈。接触面最大，作用力互相的挤压力也最大，是螺栓结构的锁紧的工作状态。
在图3中，具有内锥波面的喇叭螺母〔1〕与具有内锥波面的喇叭左旋螺母〔2〕的外轮廓线由相过盈到相切再到互相远离。螺钉是等径螺纹。
图3的特征是，喇叭螺母〔1〕、喇叭左旋螺母〔2〕、左右旋喇叭螺钉〔3〕、外六方头螺钉都离开了工作状态。
在图4中，具有内锥波面的喇叭螺钉〔3〕与具有内锥波面的喇叭垫圈〔4〕在沉孔中的安装图，其中的螺钉头部〔5〕是一种一字形圆柱头的喇叭螺钉。喇叭垫片〔4〕可用点焊的方法焊接在沉孔的台阶上。
在图5中，是两个喇叭螺母端面的内锥面横截面的减幅波形的局部放大图。
喇叭螺母〔1〕有自己的减幅波面〔10〕、波面升角β、有波面波谷〔6〕、波面波峰〔7〕。
喇叭螺母〔2〕也有自己的减幅波面〔10〕、波面升角β，有波面波谷〔6〕、波面波峰〔7〕。
波面波谷〔6〕、波面波峰〔7〕都是属于减幅波面〔10〕的一部分。
喇叭螺母〔1〕端面的内锥面与喇叭螺母〔2〕端面的内锥面，是互对安装。
在图6中，左边视图是一个喇叭螺母端面的内锥面的半剖面图，有减幅波面〔10〕。右边视图是它的轴向视图，有减幅波面〔10〕、有波面波谷〔6〕、波面波峰〔7〕。
在喇叭螺母端面的内锥面上，分割出了12个扇形花纹的波面。在喇叭螺母〔1〕、喇叭左旋螺母〔2〕、左右旋喇叭螺钉〔3〕、喇叭垫圈〔4〕这四种零件的喇叭螺母端面的外锥角都是120°～150°，内锥角都是在178°～179°。由于喇叭螺母端面的内锥角178°～179°，已经接近180°。所以喇叭螺母端面的内锥花纹波面简称为扇形端面。
在图7中，左右旋喇叭螺钉〔3〕的左边的半段螺杆是右旋螺纹〔8〕，右边的半段螺杆是左旋螺纹〔9〕，右边半段螺杆的左旋螺纹直径小于左边半段螺杆右旋螺纹的底径。这种螺钉也被称作异径螺纹或阶梯螺纹。
具体施实方式 《波面防松法》的具体施实方式如下。
具体的做法：在金属弹性模量的范围内，圆周均布的分割方获得若干个正弦波面，对这些正弦波面作适量减幅，来改变波面螺旋升角大小进而取得控制紧固件防松脱能力。
1.依据金属工艺学弹性模量理论：屈服极限下端的倾斜直线是一条比例直线，可以理解为弹簧工作图中的弹性直线。所以在这条比例直线上，喇叭螺母〔1〕、喇叭左旋螺母〔2〕、左右旋喇叭螺钉〔3〕、喇叭垫圈〔4〕都有弹簧功能。
2.依据数学三角函数理论：y＝ksinα+b。其中y是两个波面之间受力点的瞬时轴向变量，k是比例系数，在0.1～0.9之间。《波面防松法》中的波面，就是按y＝ksinα+b的规律，经过k的比例系数减幅后形成的波浪行状表面。
3.将喇叭端面的圆周等分为三个扇形面，每个扇形面圆周角为120°，也可将喇叭端面的圆周等分为120个个扇形面，每个扇形端面为3°。圆周被等分的扇形面的个数由工作需要而定，一般范围在3～120个扇形端面之间。
4.在喇叭端面的圆周上，每一个扇形端面上只允许有一个花纹的波面。
5.当具有扇形端面的两件喇叭螺母旋转到对顶的时刻，前面喇叭螺母波面的波峰就会插入后面喇叭螺母波面的波谷。同时，后面喇叭螺母波面的波峰就会插入前面喇叭螺母波面的波谷。前面喇叭螺母波面的全部波峰就会全部插入后面喇叭螺母波面的波谷。后面喇叭螺母波面的全部波峰就会插入前面喇叭螺母波面的全部波谷。两件喇叭螺母达到互锁状态。非常有效的防止松脱发生。
6.两件喇叭螺母的安装与拆卸，都必须克服喇叭螺母波面升角β的阻力。波面升角β的大小直接影响紧固件的防松脱性能。
喇叭螺母波面升角β的近似计算方法有如下几种情况。
情况1.M12的一个圆周被等分割成108个波面的圆周角。
波面升角β的近似计算：
直径D＝12，周长πD＝36，圆周有108个波面，每个波长λ＝36÷108＝0.3，即波长λ为0.3，半波长：0.15，波长λ是一个完整波的长度，单位：mm。
波幅＝0.1，波面升角β：0.1÷0.15＝0.67，arctg0.59＝33°，
波幅＝0.2，波面升角β：0.2÷0.15＝0.13，arctg1.3＝53°，
波幅＝0.3，波面升角β：0.3÷0.15＝2，arctg2＝63°，β角单位：″度″。
情况2.M12的一个圆周被等分割成36个波面的圆周角。
波面升角β的近似计算：
直径D＝12，周长πD＝36，圆周有36个波面，每个波面的波长λ＝36÷36＝1，即波面的波长λ＝1，半波长：0.5λ＝1÷2＝0.5，
波幅＝0.1，波面升角β：0.1÷0.5＝0.2，arctg0.2＝11°，
波幅＝0.2，波面升角β：0.2÷0.5＝0.4，arctg0.4＝22°，
波幅＝0.3，波面升角β：0.3÷0.5＝0.6，arctg0.6＝31°，
情况3.M12的一个圆周被等分割成24个波面的圆周角。
波面升角β的近似计算：
直径D＝12，周长πD＝36，圆周有24个波面，每个波面的波长λ＝36÷24＝1.5，即波长为λ＝1.5，半波长：0.5λ＝1.5÷2＝0.75，
波幅＝0.1，波面升角β：0.1÷0.75＝0.13，arctg0.13＝7.6°，
波幅＝0.2，波面升角β：0.2÷0.75＝0.27，arctg0.27＝15°，
波幅＝0.3，波面升角β：0.3÷0.75＝0.4，arctg0.4＝22°
选择良好的波面升角β，对于紧固件的防松脱的可靠至关重要。
在《波面防松法》的具体施实方式中已经参考了贝克艾尔碟簧的设计因素。
Claims (5)
1.一种减幅《波面防松法》的紧固件包括喇叭螺母〔1〕、喇叭左旋螺母〔2〕、左右旋喇叭螺钉〔3〕、喇叭垫圈〔4〕，其特征在于所述的喇叭螺母〔1〕、喇叭左旋螺母〔2〕、左右旋喇叭螺钉〔3〕、喇叭垫圈〔4〕在其各自的端面的喇叭内锥面上圆周均布若干个有多种花纹的辐射状的扇形减幅波面〔10〕。
2.根据权利要求1所述的喇叭螺母〔1〕、喇叭左旋螺母〔2〕、左右旋喇叭螺钉〔3〕、喇叭垫圈〔4〕、扇形减幅波面〔10〕，其特征在于所述的多种花纹的辐射状的扇形减幅波面〔10〕的横截面上的图形是三角函数中的减幅的正弦波形。
3.根据权利要求1所述的喇叭螺母〔1〕、喇叭左旋螺母〔2〕、左右旋喇叭螺钉〔3〕、喇叭垫圈〔4〕，其特征在于所述的左右旋喇叭螺钉〔3〕中的右旋螺纹的直径与左右旋喇叭螺钉〔3〕中左旋螺纹的直径相等，是等径螺纹。右旋螺纹在轴向方向上的螺纹长度与左旋螺纹在轴向方向上的螺纹长度也相等，左右旋螺纹互相交叉。
4.根据权利要求1所述的喇叭螺母〔1〕、喇叭左旋螺母〔2〕、左右旋喇叭螺钉〔3〕、喇叭垫圈〔4〕，其特征在于所述的左右旋喇叭螺钉〔3〕的左边的半段螺杆是右旋螺纹，右边的半段螺杆是左旋螺纹，右边半段螺杆的左旋螺纹直径小于左边半段螺杆右旋螺纹的底径，是异径螺纹。
5.根据权利要求1所述的喇叭螺母〔1〕、喇叭左旋螺母〔2〕、左右旋喇叭螺钉〔3〕、喇叭垫圈〔4〕，其特征在于所述的左右旋喇叭螺钉〔3〕的螺钉头部〔5〕的形状可以是三角形、六角形、四边形、十字形、一字圆柱头、内六方圆柱头、花边头。
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