CN112032180B - 一种适用于轴类部件的双螺母防松装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于轴类部件的双螺母防松装置，可以用于轴系的末端，用于压紧轴系零件，并具有阻止旋转过程中螺母松脱的功能。轴末端设计有内外两重旋向相反的螺纹；外螺母与轴末端的外螺纹连接，并压紧轴上的零件，外螺母内侧具有第一环形凸台；内螺母穿过外螺母与轴末端的内螺纹连接，并利用其外侧的第二环形凸台压住外螺母的第一环形凸台；卡圈卡入外螺母内侧的卡槽之中，限制内螺母的旋出。本设计可以实现轴系末端的装配，防止螺母松脱，且具有拆装方便、不破坏零件、可反复拆装的优点。

Description

一种适用于轴类部件的双螺母防松装置

技术领域

本发明涉及机械零部件的设计制造领域。

背景技术

轴类部件是机械结构中最常用的机构之一，小到自行车的车轮，大到航空发动机的转轴，都存在旋转的轴类部件。轴类部件在高速旋转或反复加速减速时，用以紧固轴系的螺母可能会出现松脱，影响产品的使用，甚至造成事故。因此轴类部件的螺母如何防松是所有轴类部件设计时必须考虑的问题。

常用的螺母防松技术包括锁片防松、破坏防松、使用专门的防松装置等。锁片防松需要将锁片安装在螺母下方，待螺母安装后，敲弯锁片，固定螺母和被安装部件的相对位置，从而阻止螺母旋出。这一方法的缺点在于，需要拆卸时，锁片需要被破坏，不能反复使用，同时锁片因为安装过程中产生塑性变形，强度下降，可能在使用过程中发生疲劳破坏，失去防松作用，碎片也可能影响结构的正常工作。破坏防松是指安装后破坏安装前的结构达到防松目的的方法，如焊死零件、破坏螺纹等，这一方法成本较低，但缺点在于零件无法反复使用，拆卸困难，多用于永久连接的部位或廉价的零件防松。对于需要反复拆卸的部位，如主轴末端压紧轴系的大螺母，往往需要设计专门的防松装置。

专利CN 108087410 A提供了一种利用螺纹底部锯齿面实现防松的实际方案。锯齿面限制了螺母的周向运动，达到防松目的。但该设计在拆卸时会非常困难，强行拆卸容易损坏零件，不能用于反复拆卸的场合。类似的方案还包括专利106795906B、专利CN109372879A。

专利CN 108331830 A提供了一种利用标准螺牙和偏移螺牙组合的设计方案。由于螺纹非标准，螺栓与螺母的配合过程中会卡死，起到防松的目的。但是拆卸时所需力矩大，反复拆卸容易造成螺栓损坏，因此不适用于需要反复拆装的场合。

专利CN 109989988 A提供了一种利用槽口和插接件配合的螺母防松方案。槽口和插接件配合，限制螺母的周向位移，实现防松目的。但是这一方案需要螺母旋转到特定角度，实际装配中往往难以准确对合，需要适当拧紧或拧松，影响安装效果。

专利CN 108457959 A提供了一种利用螺纹与倒扣齿组合的防松方案。该方案在拧紧螺母的同时倒扣齿进入倒扣齿孔，无法被拆卸，实现防松目的。因为无法拆卸，该方案无法用于需要反复拆卸的场合。

除了上述几类螺母防松的方案，螺母的防松设计中有一大类为双螺母防松。这种设计采用了上下或内外两个螺母，通过两个螺母相互作用达到防松目的。

专利CN 108518403 A提供了一种利用带斜面的上下双螺母的防松方案。该设计阻止了两个螺母之间的周向运动，一定程度上具有防松效果。但是不能阻止两个螺母一起旋转松脱。

专利CN 108253005 A类似专利CN 108518403 A，但只在上螺母底部采用了斜面，目的是拧紧时使螺母偏离轴线，阻止松脱。但该方案在反复拆装时会对斜面和螺纹产生磨损，会削弱防松效果。同时偏离轴线的螺母也会给螺栓带来附加弯矩，影响其强度。

实用新型CN 207814189 U提供了一种利用内外双螺母组合的防松方案。该方案利用外螺母(原文称锁紧螺母)拧在内螺母(原文称主螺母)上，使内螺母的横槽抱紧螺栓，实现防松。但是该方案没有考虑外螺母的防松。

实用新型CN 203297284 U提供了一种上下双螺母防松的方案。该方案利用防松螺母和紧固螺母转动惯量不同实现防松螺母始终压紧。但是在旋转、振动都存在的场合，防松螺母未必始终不发生松脱。

专利CN 109737130 A提供了一种利用上下双螺母组合的防松方案。该方案除了上下两个螺母与螺栓连接以外，上下两个螺母之间还有螺纹连接。但是三个零件两两之间通过螺纹连接，对加工和装配的要求非常高，可能给拆装过程带来不便。

专利CN 109026962 A提供了一种内外双螺母与胀紧内圈组合的防松方案。该方案采用螺母中内嵌胀紧内圈的方法，在拧紧过程中抱紧螺栓，实现防松。但是该方案没有考虑外螺母(原文中的副螺母)的防松。

综上所述，现有的防松装置设计方案存在着拆装不便、安装过程破坏零件或者无法反复使用的缺点，对于需要反复拆装的场合或者昂贵的零件，不能完全满足使用要求。因此有必要设计一种拆装方便、不必破坏零件、可以反复使用的防松装置。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术上的问题，提供一种可以实现轴系末端的装配，有防松作用，并且具有拆装方便、不必破坏零件、可以反复使用等优点的防松装置。

本发明提供的解决方案是：一种适用于轴类部件的双螺母防松装置,包括：外螺母(1)、内螺母(2)、卡圈(3)；所述外螺母(1)与轴末端的外螺纹连接，并压紧轴上的零件，外螺母(1)内侧有第一环形凸台；内螺母(2)与轴末端的内螺纹连接，内螺母(2)外侧有第二环形凸台，装配时压紧外螺母(1)内侧的第一环形凸台；起到限制外螺母(1)运动的作用。卡圈(3)卡进外螺母(1)的卡槽中，并与内螺母(2)的外端面接触，限制内螺母(2)的取出。外螺母(1)与内螺母(2)后端面都有六个凹槽，可以与特制的工装扳手连接，方便螺母的拆装。

进一步的，所述外螺母(1)的内环具有内螺纹，内螺纹靠近前端面的一侧有斜角方便装入，内螺纹远离前端面的一侧有退刀槽。

进一步的，所述外螺母(1)的内螺纹尽头内侧设置有退刀槽，退刀槽后面设置有第一环形凸台。

进一步的，所述外螺母(1)靠近后端面的内侧有卡槽。

进一步的，所述外螺母(1)的后端面具有六个均布的凹槽。

进一步的，所述内螺母(2)的外侧具有外螺纹，外螺纹靠近前端面的一侧有斜角方便装入，外螺纹远离前端面的一侧有退刀槽。

进一步的，所述内螺母(2)的外螺纹尽头有第二环形凸台。

进一步的，所述内螺母(2)的后端面具有六个均布的凹槽。

进一步的，所述卡圈(3)的形状为一有缺口的环形片，横截面为长方形；缺口靠近圆心方向有两个耳状凸起，耳状凸起上开有小孔。

进一步的，所述卡圈(3)的且具有预定的硬度和强度；材料选用弹簧钢或硬质橡胶。

进一步的，所述外螺母(1)的第一环形凸台的内径小于外螺母(1)的内螺纹小径，而大于内螺母(2)的外螺纹大径。

进一步的，内螺母(2)的外螺纹与外螺母(1)的内螺纹旋向相反。

进一步的，所述内螺母(2)的第二环形凸台外径大于外螺母(1)的第一环形凸台的内径，而小于外螺母(1)后端面的孔径。

进一步的，所述内螺母(2)的第二环形凸台轴向厚度小于外螺母(1)第一环形凸台和卡槽的间距。

进一步的，卡圈(3)的厚度小于外螺母(1)靠近后端面的卡槽宽度，两者采用间隙配合。

进一步的，卡圈(3)的外径与内径之差大于外螺母(1)靠近后端面的卡槽深度。

进一步的，卡圈(3)的缺口大小满足：两个耳状凸起受力靠拢时，外径小于外螺母(1)后端面的孔径。

进一步的，所述配套的工装扳手包括手柄8a，环形筒8b，以及设置在环形筒一端的缺口8c；不同尺寸的工装扳手的缺口8c能够卡入外螺母(1)的后端面的凹槽(1e)，或者内螺母(2)的后端面的凹槽(2d)。

本发明实现其功能的机理在于：当轴高速旋转或旋转速度急剧变化时，附加的扭矩可能使普通的螺母有松动的趋势。但在本发明中：

1.外螺母(1)的第一环形凸台被内螺母(2)的第二环形凸台挡住，外螺母(1)无法松脱。

2.内螺母(2)被卡圈(3)挡住，无法松脱。

3.卡圈(3)嵌入外螺母(1)的卡槽中，且旋转过程中受离心力作用，直径有增大趋势，不会变形弹出外螺母(1)。

4.由于外螺母(1)、内螺母(2)的螺纹旋向相反，因此不存在两者一起松脱的可能。

本发明的优点在于：

1.拆装方便：由于没有点焊、敲弯锁片等操作，仅需要一件特制工装扳手和常规的尖嘴钳即可装配，给拆装带来方便。

2.不需要破坏零件：拆装过程中，没有对既有的结构进行破坏，零件没有发生塑性变形或失效，所以本设计适合昂贵的零件。

3.允许反复拆装：由于拆装过程不损坏零件结构，且方便易行，所以本发明也适合需要反复拆装的场合。

附图说明

图1为本发明的剖视图；

图2为本发明的外观图；

图3(a)为外螺母的剖视图；

图3(b)为外螺母的侧视图，展示了后端面的凹槽；

图4为外螺母的外观图；

图5(a)为内螺母的剖视图；

图5(b)为内螺母的侧视图，展示了后端面的凹槽；

图6为内螺母的外观图；

图7为卡圈的外观图；

图8为拆装螺母所用的特制的工装扳手。

其中：图1-2所示：外螺母(1)、内螺母(2)、卡圈(3)、轴(4)、轴上零件(5)；

图3-4所示：外螺母(1)的内螺纹(1a)，内螺纹末端的退刀槽(1b)，外螺母(1)的第一环形凸台(1c)，外螺母(1)的卡槽(1d)，外螺母(1)后端面的凹槽(1e)；

图5-6所示：内螺母(2)的外螺纹(2a)，外螺纹末端的退刀槽(2b)，内螺母(2)的第二环形凸台(2c)，内螺母(2)后端面的凹槽(2d)；

图7所示：卡圈(3)；

图8所示：手柄8a，环形筒8b，缺口8c。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

如图1-2所示，一种适用于轴类部件的双螺母防松装置,包括：外螺母(1)、内螺母(2)、卡圈(3)；图中(1)为外螺母，(2)为内螺母，(3)为卡圈；(4)为轴，(5)为轴上零件；图2中展示了本发明的外观图。

所述外螺母(1)与轴末端的外螺纹连接，并压紧轴上的零件；内螺母(2)与轴末端的内螺纹连接，并从内侧压紧外螺母(1)；卡圈(3)卡进外螺母(1)的卡槽中，并与内螺母(2)的端面接触，限制内螺母(2)的取出。

以下分别介绍各部件的特征。

图3-4展示了外螺母(1)的形状。

参见图3(a)、(b)所示，(1a)为外螺母(1)的内螺纹，(1b)为内螺纹末端的退刀槽，(1c)为外螺母(1)的第一环形凸台，(1d)为外螺母(1)的卡槽，(1e)为外螺母(1)后端面的凹槽。图4为外螺母的外观图。

所述外螺母(1)的内环具有内螺纹(1a)，内螺纹靠近前端面的一侧有斜角方便装入，内螺纹远离前端面的一侧有退刀槽(1b)。

所述外螺母(1)的内螺纹尽头有内侧第一环形凸台(1c)。

所述外螺母(1)靠近后端面的内侧有卡槽(1d)。

所述外螺母(1)的后端面具有六个均布的凹槽(1e)。

图5-6展示了内螺母(2)的形状。

参见图5-6所示，图5(a)、(b)中，(2a)为内螺母(2)的外螺纹，(2b)为外螺纹末端的退刀槽，(2c)为内螺母(2)的第二环形凸台，(2d)为内螺母(2)后端面的凹槽。

所述内螺母(2)的外侧具有外螺纹(2a)，外螺纹靠近前端面的一侧有斜角方便装入，外螺纹远离前端面的一侧有退刀槽(2b)。

所述内螺母(2)的外螺纹尽头有第二环形凸台(2c)。

所述内螺母(2)的后端面具有六个均布的凹槽(2d)。

参见图6，为内螺母的外观图。

图7展示了卡圈(3)的形状。

参见图7所示，所述卡圈(3)的形状为一有缺口的环形片，横截面为长方形；缺口靠近圆心方向有两个耳状凸起，耳状凸起上开有小孔。

所述卡圈(3)的且具有一定的硬度和强度；材料选用弹簧钢或硬质橡胶。

图8展示了特制的工装扳手的形状。

参见图8所示，所述特制的工装扳手包括手柄8a，环形筒8b，以及设置在环形筒一端的缺口8c；不同尺寸的工装扳手的缺口8c可以卡入外螺母(1)的后端面的凹槽(1e)，或者内螺母(2)的后端面的凹槽(2d)。

本发明的特征在于：所述外螺母(1)的第一环形凸台的内径小于外螺母(1)的内螺纹小径，而大于内螺母(2)的外螺纹大径。

内螺母(2)的外螺纹与外螺母(1)的内螺纹旋向相反。

所述内螺母(2)的第二环形凸台外径大于外螺母(1)的第一环形凸台的内径，而小于外螺母(1)后端面的孔径。

所述内螺母(2)的第二环形凸台轴向厚度小于外螺母(1)第一环形凸台和卡槽的间距。

卡圈(3)的厚度小于外螺母(1)靠近后端面的卡槽宽度，两者采用间隙配合。

卡圈(3)的外径与内径之差大于外螺母(1)靠近后端面的卡槽深度。

卡圈(3)的缺口大小满足：两个耳状凸起受力靠拢时，外径小于外螺母(1)后端面的孔径。

本发明的装配过程为：

1.在轴上零件装配完毕后，首先用特制的工装扳手拧入外螺母(1)，直至压紧轴上零件。

2.通过外螺母(1)的通孔装上内螺母(2)，用特制的工装扳手拧入轴的内螺纹中，直到内螺母(2)的第二环形凸台压紧外螺母(1)的第一环形凸台。

3.用尖嘴钳夹住卡圈(3)耳状凸起上的小孔，施加适当压力使卡圈变形，直径减小，装配入外螺母(1)的卡槽中。

本发明的拆卸过程与装配过程相反，具体流程为：

1.利用尖嘴钳夹住卡圈(3)耳状凸起上的小孔，施加适当压力使卡圈变形，直径减小，从外螺母(1)中的卡槽中取出。

2.用特制的配套的工装扳手卡住内螺母(2)的末端凹槽，从轴的内螺纹上拧下。

3.用特制的配套的工装扳手卡住外螺母(1)的末端凹槽，从轴的外螺纹上拧下。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，且应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (9)

1.一种适用于轴类部件的双螺母防松装置，其特征在于，包括：外螺母(1)、内螺母(2)、卡圈(3)；所述外螺母(1)的内螺纹与轴末端的外螺纹连接，并压紧轴上的零件，外螺母(1)内侧有第一环形凸台；内螺母(2)穿过外螺母(1)，内螺母(2)的外螺纹与轴末端的内螺纹连接，内螺母(2)外侧有第二环形凸台，装配时压紧外螺母(1)内侧的第一环形凸台；卡圈(3)卡进外螺母(1)的卡槽中，并与内螺母(2)的外端面接触，限制内螺母(2)的取出；外螺母(1)与内螺母(2)后端面都有六个凹槽，用于与配套的工装扳手连接，拆装螺母；

所述配套的工装扳手包括手柄(8a)，环形筒(8b)，以及设置在环形筒一端的缺口(8c)；不同尺寸的工装扳手的缺口(8c)能够卡入外螺母(1)的后端面的凹槽(1e)，或者内螺母(2)的后端面的凹槽(2d)。

2.根据权利要求1所述的双螺母防松装置，其特征在于：所述外螺母(1)的内环具有内螺纹，内螺纹靠近前端面的一侧有斜角方便装入，内螺纹远离前端面的一侧有退刀槽；外螺母(1)的内螺纹尽头内侧设置有退刀槽，退刀槽后面设置有第一环形凸台；外螺母(1)靠近后端面的内侧有卡槽；外螺母(1)的后端面具有六个均布的凹槽。

3.根据权利要求1所述的双螺母防松装置，其特征在于：所述内螺母(2)的外侧具有外螺纹，外螺纹靠近前端面的一侧有斜角方便装入，外螺纹远离前端面的一侧有退刀槽；内螺母(2)的外螺纹尽头有第二环形凸台；内螺母(2)的后端面具有六个均布的凹槽。

4.根据权利要求1所述的双螺母防松装置，其特征在于：所述卡圈(3)的形状为一有缺口的环形片，横截面为长方形；缺口靠近圆心方向有两个耳状凸起，耳状凸起上开有小孔；卡圈(3)材料选用弹簧钢或硬质橡胶。

5.根据权利要求1所述的双螺母防松装置，其特征在于：所述外螺母(1)的第一环形凸台的内径小于外螺母(1)的内螺纹小径，而大于内螺母(2)的外螺纹大径；所述内螺母(2)的第二环形凸台外径大于外螺母(1)的第一环形凸台的内径，而小于外螺母(1)后端面的孔径。

6.根据权利要求1所述的双螺母防松装置，其特征在于：内螺母(2)的外螺纹与外螺母(1)的内螺纹旋向相反。

7.根据权利要求1所述的双螺母防松装置，其特征在于：所述内螺母(2)的第二环形凸台轴向厚度小于外螺母(1)第一环形凸台和卡槽的间距。

8.根据权利要求1所述的双螺母防松装置，其特征在于：卡圈(3)的厚度小于外螺母(1)靠近后端面的卡槽宽度，两者采用间隙配合；卡圈(3)的外径与内径之差大于外螺母(1)靠近后端面的卡槽深度。

9.根据权利要求1所述的双螺母防松装置，其特征在于：卡圈(3)的缺口大小满足：两个耳状凸起受力靠拢时，外径小于外螺母(1)后端面的孔径。

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