CN112211889A - 防松紧固件垫圈及其防松紧固件组 - Google Patents

Abstract

本发明的技术方案是供防松紧固件垫圈及其防松紧固件组，本发明人注意到，旋紧垫圈的过程中的“磨铣作用”不容忽视，为了降低磨铣作用，本发明在一组平行防滑齿内，令至少某一齿的长度小于等于该齿与其相邻外齿的内切圆的弦长；经本发明优化后的防滑齿布局，显著降低了防滑齿对工件表面的磨铣作用，获得了更加优越的垫圈持稳效果。

Description

防松紧固件垫圈及其防松紧固件组

技术领域

本发明涉及螺纹副连接紧固件的防松技术，尤其设计对垫圈防滑齿布局的优化。

背景技术

螺纹副连接是紧固连接的主要形式，其防松问题也比较突出，为解决螺纹副在振动载荷下的松动问题，其一典型代表是如图1所示的楔形螺母垫圈组合，即在垫圈01和螺母02之间设置楔形斜面，并使斜面倾角A大于螺纹副得升角，当螺母02往松动方向旋转时，楔形斜面将抬起螺母02，迫使螺母02进一步张紧螺栓03，从而起到防松效果。

楔形螺母垫圈组合在实际使用过程中暴露出一些问题，主要是在横向振动载荷的作用下垫圈01也可能往松动方向旋转，当垫圈01和螺母02都往松动方向旋转时，楔形面失去了进一步张紧螺栓的条件，持续的横向振动载荷将导致最终的松弛。

有鉴于楔形螺母垫圈组存在的上述问题，本发明人提出本发明技术方案，以利楔形螺母垫圈组结构的推广应用。

发明内容

本发明的目之一的在于提供一种与工件连接性强的垫圈。

为了达成本发明的目的之一，本发明的技术方案如右：令垫圈的一面具有防滑齿组，在至少一防滑齿组内(也可以是所有的防滑齿组内)，各防滑齿平行排列，且至少某一齿(或各齿)的长度小于等于该齿与其相邻外齿的内切圆的弦长。

绝大部分已知垫圈都设计了与工件接触或意图刺入工件的防滑齿，已知防滑齿的排列方式主要是辐射型，如GB1592275、CN108071653A；也有平行排列的，如CN203655858U是一种平行排列的设计；但，现有防滑齿在横向振动载荷的作用下依然不能紧密地持稳于工件表面，有研究认为持稳效果与垫圈以及工件的硬度存在一定关系，也有尝试设计奇异的齿形试图增强持稳效果。本发明人则注意到，在诸多影响持稳效果的因素中，“磨铣作用”不容忽视；本发明人注意到，垫圈在旋紧的过程中，锋利的防滑齿相当于铣刀，逐渐将工件表面铣薄，防滑齿也逐渐铣钝；钝的防滑齿相当于磨头，把逐渐铣削出的表面磨光；如是，在“磨铣作用”下工件与垫圈的接触面获得更光滑的表面，降低了工件与垫圈之间的摩擦系数。

本发明人注意到，旋紧垫圈的过程中，在后的防滑齿将完全覆盖在前防滑齿的磨铣痕迹，由于齿数多，同一个位置被磨铣的次数也很多，加之持续增长的张紧力，磨铣的力道持续增加，所以，即使旋紧所需要的圈数(角位移)不多，工件表面同一位置受到的磨铣次数数倍于防滑齿。例如CN203655858U图8所示的防滑齿，这是一种平行排列的防滑齿，旋紧垫圈的过程中，工件上同一为自己除了具有如辐射型防滑齿类似的磨铣痕迹顺序外，还有另一种特点。

如图2a、2b所示，建立具有平行排列防滑齿组011的楔形垫圈01，如图3所示，为了便于说明，简化该垫圈防滑齿组011的密度并仅取垫圈的1/4部分，图3中，防滑齿011a、011b、011c、011d、011e平行排列，起止位置用实线表示，起止位置相差120°角，起止位置之间每间隔10°用虚线标示过渡位置。由图3可见，防滑齿011a的磨铣痕迹覆盖防滑齿011b～011e的磨铣痕迹，防滑齿011b的磨铣痕迹涵盖防滑齿011c～011e的磨铣痕迹，以此类推，离垫圈圆心远的防滑齿的磨铣痕迹将被离垫圈圆心近的防滑齿的磨铣痕迹覆盖，此种磨铣痕迹的覆盖特点导致的结果是，工件表面离垫圈圆心越远处被磨铣的次数越多，工件表面离垫圈圆心越近出被磨铣的次数越少，工件表面的磨铣作用呈现以垫圈圆心向外逐渐增加的趋势，也就是说，被磨铣后的垫圈表面粗糙度由内往外递减。

由于被磨铣后的垫圈表面粗糙度由内往外递减，摩擦系数分部不均匀，在一个横向振动载荷的半周期内，横向振动载荷引起的松脱力矩容易突破垫圈外围处的反向摩擦力矩。真对于保持垫圈锚具与工件表面极其不利。

上述本发明人注意到的问题能够通过本发明的提供的上述技术方案很好解决。

如图4所示，根据本发明的技术方案，图4所示垫圈具有一组平行的防滑齿，从t1齿开始，内齿t2、t3、t4、t5、t6、t7、t8、t9的长度分别等于该内齿在与该内齿相邻的外齿t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7、t8的内切圆T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8的弦长。

该内齿在与该内齿相邻的外齿的内切圆的弦长交于该内切圆于P点，各内齿分别交于P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8点，当各齿等距时，各P点落在一直线上TL上，直线TL可称之为弦长临界线。

图5a～图5d比较了已知平行排列防滑齿和本发明技术方案的平行排列防滑齿的磨铣痕迹效果，其中图5c是图5a防滑齿圆周等角10°阵列36组的磨铣痕迹图，图5d是图b防滑齿也圆周等角10°阵列36组的磨铣痕迹图，对比图5c和图5d，很明显，在相同角位移的情况下，本发明技术方案平行排列防滑齿的磨铣痕迹的密度显著低于已知平行排列防滑齿的磨铣痕迹密度，可见，本发明技术方案相比已知技术具有显著的技术效果。

图4所示的属于根据本发明的技术方案的一种等距平行排列的防滑齿，在图4示意的方案中，从t2齿开始向垫圈中心的各防滑齿的长度等于该齿与其相邻外齿的内切圆的弦长。由于各防滑齿等距平行，所以防滑齿的边界端点落在弦长临界线TL上。根据本发明技术方案的另一种防滑齿的长度可以小于该齿与其相邻外齿的内切圆的弦长，为了说明这种情况，在图4的基础上，从t2齿开向垫圈中心各齿的长度都减少同样的长度示意于图6，图6示意的这种情况使得弦长端点X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8正好落在弦长边界线XL上，在这种情况下，弦长边界线XL与临界线TL平行。

如图7所示，当防滑齿的长度小于弦长临界线TL所界定的长度时，或者说小于该齿在该齿的相邻外齿的内切圆上的弦长时，磨铣痕迹会留出一圈空白，该空白由齿端边界线cx和外齿内切圆Tx构成，具体在图7中由c1-T1、c2-T3、c3-T3、c4-T4、c5-T5、c6-T6、c7-T7、c8-T8构成，图7中以点状填充画出了各空白区域。旋紧后，空白区域高出已磨铣的位置，空白区域变为槽边，磨铣区域则变为槽沟。假设工件和垫圈都是金属，磨铣后工件表面会析出金属粉末，此种夹在工件和垫圈表面的金属粉末起到增加摩擦和填充物的双重效果，在图7所示的这种情况下，金属粉末自槽沟析出，槽边则能在振动载荷的作用下防止槽沟内的金属粉末抖出槽沟。这是很有意义的。已知的带齿的垫圈磨铣工件表面后析出的金属粉末，会因为横向振动载荷的作用从垫圈和工件之间逃逸，这种逃逸相当于减少垫圈和工件之间的在原有张紧力保持下的填充物，金属粉末的逃逸即材料的减少的显著效果就是张紧力的直接下降，同时金属粉末作为增摩材料的消失，跟进一步降低了垫圈和工件之间的摩擦系数。可见在图7示意的这种技术方案下，不仅获得磨铣痕迹密度显著降低的效果，更获得能在横向振动载荷的作用下锁住填充金属粉末的效果，意义非凡。

附图说明

图1是已知楔形放松螺纹副紧固件的结构示意图；

图2a是已知带平行排列防滑齿的楔形防松垫圈的正面俯瞰图；

图2b是已知带平行排列防滑齿的楔形防松垫圈的背面俯瞰图；

图3是已知平行排列防滑齿的磨铣痕迹示意图；

图4是根据本发明技术方案的一种实例原理说明图；

图5a是已知垫圈平行排列防滑齿示意图；

图5b是根据本发明技术方案的一种实例的垫圈防滑齿示意图；

图5c是图5a的磨铣痕迹示意图；

图5d是图5b的磨铣痕迹示意图；

图6是根据本发明技术方案的又一种实例的垫圈防滑齿示意图；

图7是图6实例的磨铣痕迹示意图；

图8本发明实施例一具有两组平行齿的垫圈防滑齿布局示意图；

图9是本发明实施例二具有三组平行齿的垫圈防滑齿布局示意图；

图10是本发明实施例三具有四组平行齿的垫圈防滑齿布局示意图；

图11是本发明实施例四具有五组平行齿的垫圈防滑齿布局示意图；

图12是本发明实施例五具有六组平行齿的垫圈防滑齿布局示意图；

图13是本发明实施例六具有两组平行齿的垫圈防滑齿布局示意图；

图14是本发明实施例七具有三组平行齿的垫圈防滑齿布局示意图；

图15是本发明实施例八具有四组平行齿的垫圈防滑齿布局示意图。

具体实施方式

实施例一

如图8所示，图上左侧是防滑齿布局示意图，图上右侧是垫圈背面俯瞰图，本实施例具有两组平行防滑齿，本实施例垫圈外圆向内数第一个齿被垫圈外圆切断，本实施例从垫圈外圆向内数第二个齿开始的防滑齿的长度等于该齿在与该相邻的外齿的内切圆上的弦长，本实施例防滑齿选择平行等距方案，等距方案并非本发明所限制的唯一方案，本发明允许平行齿不等距的情况。

实施例二

如图9所示，图上左侧是防滑齿布局示意图，图上右侧是垫圈背面俯瞰图，本实施例具有三组平行防滑齿，本实施例垫圈外圆向内数第一个齿被垫圈外圆切断，本实施例从垫圈外圆向内数第二个齿开始的防滑齿的长度等于该齿在与该相邻的外齿的内切圆上的弦长，本实施例防滑齿选择平行等距方案，等距方案并非本发明所限制的唯一方案，本发明允许平行齿不等距的情况。

实施例三

如图10所示，图上左侧是防滑齿布局示意图，图上右侧是垫圈背面俯瞰图，本实施例具有四组平行防滑齿，本实施例垫圈外圆向内数第一个齿被垫圈外圆切断，本实施例从垫圈外圆向内数第二个齿开始的防滑齿的长度等于该齿在与该相邻的外齿的内切圆上的弦长，本实施例防滑齿选择平行等距方案，等距方案并非本发明所限制的唯一方案，本发明允许平行齿不等距的情况。

实施例四

如图11所示，图上左侧是防滑齿布局示意图，图上右侧是垫圈背面俯瞰图，本实施例具有五组平行防滑齿，本实施例垫圈外圆向内数第一个齿被垫圈外圆切断，本实施例从垫圈外圆向内数第二个齿开始的防滑齿的长度等于该齿在与该相邻的外齿的内切圆上的弦长，本实施例防滑齿选择平行等距方案，等距方案并非本发明所限制的唯一方案，本发明允许平行齿不等距的情况。

实施例五

如图12所示，图上左侧是防滑齿布局示意图，图上右侧是垫圈背面俯瞰图，本实施例具有六组平行防滑齿，本实施例垫圈外圆向内数第一个齿被垫圈外圆切断，本实施例从垫圈外圆向内数第二个齿开始的防滑齿的长度等于该齿在与该相邻的外齿的内切圆上的弦长，本实施例防滑齿选择平行等距方案，等距方案并非本发明所限制的唯一方案，本发明允许平行齿不等距的情况。

实施例六

如图13所示，图上左侧是防滑齿布局示意图，图上右侧是垫圈背面俯瞰图，本实施例具有两组平行防滑齿，本实施例垫圈外圆向内数第一个齿被垫圈外圆切断，本实施例从垫圈外圆向内数第二个齿开始到第七个齿的防滑齿的长度小于该齿在与该相邻的外齿的内切圆上的弦长，在右侧俯瞰图中，以点状阴影标示了防滑齿因减少长度而露出的面，本实施例防滑齿选择平行等距方案，等距方案并非本发明所限制的唯一方案，本发明允许平行齿不等距的情况。

实施例七

如图14所示，图上左侧是防滑齿布局示意图，图上右侧是垫圈背面俯瞰图，本实施例具有三组平行防滑齿，本实施例垫圈外圆向内数第一个齿被垫圈外圆切断，本实施例从垫圈外圆向内数第二个齿开始到第七个齿的防滑齿的长度小于该齿在与该相邻的外齿的内切圆上的弦长，在右侧俯瞰图中，以点状阴影标示了防滑齿因减少长度而露出的面，本实施例防滑齿选择平行等距方案，等距方案并非本发明所限制的唯一方案，本发明允许平行齿不等距的情况。

实施例八

如图15所示，图上左侧是防滑齿布局示意图，图上右侧是垫圈背面俯瞰图，本实施例具有四组平行防滑齿，本实施例垫圈外圆向内数第一个齿被垫圈外圆切断，本实施例从垫圈外圆向内数第二个齿开始到第七个齿的防滑齿的长度小于该齿在与该相邻的外齿的内切圆上的弦长，在右侧俯瞰图中，以点状阴影标示了防滑齿因减少长度而露出的面，本实施例防滑齿选择平行等距方案，等距方案并非本发明所限制的唯一方案，本发明允许平行齿不等距的情况。

Claims (7)

1.防松紧固件垫圈，该垫圈的一面具有防滑齿组，在至少一防滑齿组内，各防滑齿平行排列，且至少从某一齿开始，内齿的长度小于等于该内齿在与该内齿其相邻的外齿的内切圆的弦长。

2.根据权利要求1所述的垫圈，其特征在于，在一防滑齿组内，内齿的长度等于该内齿在与该内齿其相邻的外齿的内切圆的弦长。

3.根据权利要求1所述的垫圈，其特征在于，在一防滑齿组内，内齿的长度小于该内齿在与该内齿其相邻的外齿的内切圆的弦长。

4.防松紧固件垫圈，该垫圈的上端具防松斜面，该垫圈的下端具有防滑齿组，在至少一防滑齿组内，各防滑齿平行排列，且至少从某一齿开始，内齿的长度小于等于该内齿在与该内齿其相邻的外齿的内切圆的弦长。

5.根据权利要求4所述的垫圈，其特征在于，在一防滑齿组内，内齿的长度等于该内齿在与该内齿其相邻的外齿的内切圆的弦长。

6.根据权利要求4所述的垫圈，其特征在于，在一防滑齿组内，内齿的长度小于该内齿在与该内齿其相邻的外齿的内切圆的弦长。

7.防松紧固件组，适用于螺纹副连接，其特征在于，该防松紧固件组中的垫圈属于权利要求1至6所述的垫圈。

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