CN112727895B - 一种螺栓螺母连接防松锁紧装置及防松措施 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种螺栓螺母连接防松锁紧装置及防松措施，锁紧装置包括防松螺栓、防松螺母、螺栓锁紧导筒、螺栓锁紧夹头和螺栓锁紧支架，防松螺母的上端为壁厚较薄的窄边结构，与防松螺栓上端的四方结构压紧配合；螺栓锁紧导筒通过螺纹部连接于螺栓锁紧支架的夹持部，通过扭矩扳手旋转六方结构使螺栓锁紧导筒相对螺栓锁紧支架向下运动，螺栓锁紧夹头卡入螺栓锁紧导筒，螺栓锁紧夹头前端设置有用于卡住防松螺母窄边结构的四方形卡槽，螺栓锁紧导筒在向下位移时螺栓锁紧夹头的四个卡爪具有向内收紧的趋势。相对于现有技术，本发明具有以下优势：可有效防止在高温、交变载荷下螺栓松动；螺栓锁紧过程可控及规范化；螺栓尺寸空间在锁紧前后精确可控。

Description

一种螺栓螺母连接防松锁紧装置及防松措施

技术领域

本发明涉及锁紧技术领域，尤其是涉及一种螺栓螺母连接防松锁紧装置 及防松措施。

背景技术

随着机械行业的不断发展，对产品的可靠性能要求起来越高。螺栓紧固 在机械结构连接中被广泛应用，螺栓连接具有拆装方面、易于检修等优点。 但是对于一些机械重要部位当螺栓承受交变载荷、有频繁振动载荷或高温环 境下作用的螺栓连接零部件，由于螺栓连接部位材料相互嵌入、材料蠕变、 预紧力不够、摩擦系数变化等因素，会导致螺栓预紧力下降，造成螺栓连接 部位松动。因此为了防止螺栓松脱，必须采取有效的防松措施。

目前普遍采用的螺栓防松结构特点是：1)利用摩擦力防松，这种方式 在锁紧螺栓螺母副之间产生一不随外力变化的正压力，以产生能够阻止锁紧 螺栓螺母副相对转动的摩擦力，正压力可经过轴向或同时两向压紧锁紧螺栓 螺母副来完成。如对顶螺母、弹簧垫圈、自锁螺母等；2)利用机械防松，一 般采用锁紧螺母止动件直接限制锁紧螺栓螺母副的相对转动。如开口销六角 螺母、止动垫片、串联钢丝；3)利用粘合防松，采用非金属嵌件和螺纹部位 涂厌氧胶，拧紧防松螺母后粘结剂能够自行固化；4)铆冲方法防松。一般是 在拧紧后采用冲点、焊接、粘接等办法，使锁紧螺栓螺母副失去运动副特性 而衔接成为不可拆衔接。

但针对承受高温、强交变载荷、尺寸要求较高的精密零部件，以上螺栓 防松结构存在以下问题：1)摩擦力防松方式依靠锁紧螺栓螺母之间的正压 力产生的摩擦力来防止松动，高温连接件由于连接件之间及连接件与螺栓之 间材料性能不一致，在受热膨胀及连接件材料蠕变时有可能产生螺栓预紧力 下降，导致连接失效；2)机械防松是由于锁紧的螺栓螺母松退到止动位置 时防松止动件才起作用，因而目前的机械锁紧螺栓螺母措施实践上不防松， 而是避免掉落，并不能防止螺栓预紧力的下降。3)粘合防松一般无法承受 高温，在高温下易失效，一般粘合剂使用温度仅为94℃，不适合高温连接件 使用。4)铆冲方法一般根据工人经验进行敲击，敲击力度不可控，对于精 密连接部件带来的损伤不可预测，铆冲部位变形也不可预测，这对空间尺寸 要求较高的零部件不适用。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提出一种由螺栓螺母组合的防松措施及其锁紧装 置，可以较方便的对承受高温、强交变载荷零部件进行锁紧，螺栓与螺母锁 紧后在结构件承受高温、强交变载荷时不易发生松动，且锁紧过程力度可控， 锁紧后螺母变形空间尺寸根据需要进行设计控制，这对尺寸精密要求较高的 零部件连接带来了极大方便。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种螺栓螺母连接防松锁紧装置，包括防松螺栓、防松螺母、螺栓锁紧 导筒、螺栓锁紧夹头和螺栓锁紧支架，所述防松螺栓上端设有四方结构，防 松螺母螺纹连接于防松螺栓的上端，防松螺母的上端为壁厚较薄的窄边结 构，与防松螺栓上端的四方结构压紧配合；

螺栓锁紧导筒上部设有螺纹部，螺栓锁紧导筒通过螺纹部连接于螺栓锁 紧支架的夹持部，螺栓锁紧导筒上端为六方结构，通过扭矩扳手旋转六方结 构使螺栓锁紧导筒相对螺栓锁紧支架向下运动，

螺栓锁紧导筒下端有圆柱形盲孔，盲孔孔口部位设置有导筒锥面结构， 螺栓锁紧夹头卡入螺栓锁紧导筒，螺栓锁紧夹头前端设置有四个卡爪，相邻 两个卡爪之间设有间隙，四个卡爪前端围成用于卡住防松螺母窄边结构的四 方形卡槽，螺栓锁紧夹头前端外侧设有夹头锥面，夹头锥面与螺栓锁紧导筒 前端的导筒锥面结构相贴合，螺栓锁紧导筒在向下位移时螺栓锁紧夹头的四 个卡爪具有向内收紧的趋势。

进一步，所述窄边结构的初始状态为环状结构，与防松螺栓上端的四方 结构通过四个卡爪向内压紧后形成矩形结构。

进一步，所述螺栓锁紧夹头上端设置有较粗圆柱结构与螺栓锁紧导筒相 配合。

一种螺栓螺母连接防松措施，防松螺母旋合于防松螺栓后，通过扭矩扳 手旋转六方结构使螺栓锁紧导筒相对螺栓锁紧支架向下运动，四个卡爪套在 防松螺母的窄边结构外侧，螺栓锁紧夹头顶住四方结构后，继续旋转六方结 构，螺栓锁紧导筒相对螺栓锁紧夹头向下运动，将四个卡爪收紧，使防松螺 母的窄边结构与防松螺栓的四方结构压紧配合，使防松螺母与防松螺栓之间 不发生旋转。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

(1)可有效防止在高温、交变载荷下螺栓松动：

在螺栓锁紧后，螺母窄边通过塑性变形与螺栓方形头部位紧密贴合，可 保证螺栓在连接件承受高温、交变载荷时与螺栓的贴合紧密，不会发生螺栓 螺母之间的松动，或者由于粘合剂老化导致的失效问题。

(2)螺栓锁紧过程可控及规范化：

螺母锁紧过程，通过制定锁紧规范，采用锁紧装置通过扭矩扳手精确控 制锁紧力度，保证锁紧过程规范化、通用化，有效避免铆冲法中由于借助工 人经验，无统一规范，造成不同操作人员之间锁紧方式、力度的不同，造成 螺母锁紧不规范，在连接件工作过程中出现失效现象。

(3)螺栓尺寸空间在锁紧前后精确可控：

螺栓螺母锁紧部位可通过工程设计及机械加工进行尺寸空间精确控制， 锁紧后空间可通过锁紧夹头的设计来控制，这为在工作期间对尺寸空间精确 度要求较高的连接件带来了便利。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的 示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在 附图中：

图1为本发明的防松螺栓与防松螺母的装配示意图；

图2为防松螺栓的四方结构的示意图；

图3为防松螺母的结构示意图；

图4为防松螺栓和防松螺母锁紧前的示意图；

图5为防松螺栓和防松螺母锁紧后的示意图；

图6为本发明的结构示意图；

图7为螺栓锁紧夹头的结构示意图；

图8为图7中A向示意图；

图9为图8中B-B面剖视图；

图10为螺栓锁紧导筒的结构示意图；

图11为螺栓锁紧导筒的内部结构示意图；

图12为本发明的锁紧状态示意图；

附图标记说明：

1-防松螺栓；2-防松螺母；3-螺栓锁紧导筒；4-螺栓锁紧夹头；5-螺栓 锁紧支架；6-四方结构；7-窄边结构；8-卡爪；9-六方结构；10-导筒锥面结 构；11-夹头锥面；12-螺纹部。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特 征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、 “上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、 “顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示 的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗 示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此 不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述 目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征 的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包 括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的 含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语 “安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也 可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可 以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。 对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明 中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1-12所示，一种螺栓螺母连接防松锁紧装置，包括防松螺栓1、防 松螺母2、螺栓锁紧导筒3、螺栓锁紧夹头4和螺栓锁紧支架5，所述防松螺 栓1除正常螺纹结构外，其上端另设有四方结构6，防松螺母2螺纹连接于 防松螺栓1的上端，防松螺母2的上端另设有一段壁厚较薄的窄边结构7， 与防松螺栓1上端的四方结构6压紧配合，防松螺母2安装到位后，通过压 紧其窄边结构7到防松螺栓1的四方上来，实现螺母的防松效果。

螺栓锁紧导筒3上部设有螺纹部12，螺栓锁紧导筒3通过螺纹部12连 接于螺栓锁紧支架5的夹持部，螺栓锁紧导筒3上端为六方结构9，通过扭 矩扳手旋转六方结构9使螺栓锁紧导筒3相对螺栓锁紧支架5向下运动，

螺栓锁紧导筒3下端有圆柱形盲孔，盲孔孔口部位设置有导筒锥面结构 10，螺栓锁紧夹头4卡入螺栓锁紧导筒3，螺栓锁紧夹头4前端通过加工工 艺设置为四个卡爪8，即对称的四瓣形状，通过热处理工艺使其在自由状态 下呈现开口状，以适应防松螺母2在锁紧前的尺寸。相邻两个卡爪8之间设 有间隙，四个卡爪8前端围成用于卡住防松螺母2窄边结构的四方形卡槽， 卡槽结构尺寸根据防松螺母2窄边压紧到防松螺栓1的四方结构6后的尺寸 进行设计。螺栓锁紧夹头4前端外侧设有夹头锥面11，夹头锥面11与螺栓 锁紧导筒3前端的导筒锥面结构10相贴合，螺栓锁紧导筒3在向下位移时 螺栓锁紧夹头4的四个卡爪8具有向内收紧的趋势。

所述窄边结构7的初始状态为环状结构，与防松螺栓1上端的四方结构 6通过四个卡爪8向内压紧后形成矩形结构。

所述螺栓锁紧夹头4上端设置有较粗圆柱结构与螺栓锁紧导筒3相配 合。

功能实现：

1、螺栓防松功能

防松螺母2在压紧到防松螺栓1的四方后，可保证螺母与螺栓之间不发 生旋转，连接件在承受高温及交变载荷时，亦可保证连接的可靠性。

2、螺栓锁紧过程可控及规范化

螺栓锁紧导筒3通过螺纹与螺栓锁紧支架5相连，可通过旋转螺栓锁紧 导筒3使其向上向下运动，螺栓锁紧导筒3尾部设有六方结构，易于使用扭 矩扳手进行螺栓锁紧操作，螺栓锁紧过程可通过扭矩扳手精确衡量，螺栓锁 紧扭矩可通过理论分析或试验的方法进行确定，便于制定螺栓的锁紧规范， 保证锁紧过程的可控及规范化。

3、螺栓尺寸空间在锁紧前后精确可控

在螺栓锁紧前，防松螺栓1、防松螺母2的结构均可通过工程设计及机 加工实现尺寸的空间控制，螺栓锁紧后防松螺母2变形尺寸受螺栓锁紧夹头 4四方卡槽尺寸控制，因此螺栓尺寸空间在锁紧前后精确可控。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本 发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在 本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种螺栓螺母连接防松锁紧装置，其特征在于：包括防松螺栓(1)、防松螺母(2)、螺栓锁紧导筒(3)、螺栓锁紧夹头(4)和螺栓锁紧支架(5)，所述防松螺栓(1)上端设有四方结构(6)，防松螺母(2)螺纹连接于防松螺栓(1)的上端，防松螺母(2)的上端为壁厚较薄的窄边结构(7)，与防松螺栓(1)上端的四方结构(6)压紧配合；

螺栓锁紧导筒(3)上部设有螺纹部(12)，螺栓锁紧导筒(3)通过螺纹部(12)连接于螺栓锁紧支架(5)的夹持部，螺栓锁紧导筒(3)上端为六方结构(9)，通过扭矩扳手旋转六方结构(9)使螺栓锁紧导筒(3)相对螺栓锁紧支架(5)向下运动；

螺栓锁紧导筒(3)下端有圆柱形盲孔，盲孔孔口部位设置有导筒锥面结构(10)，螺栓锁紧夹头(4)卡入螺栓锁紧导筒(3)，螺栓锁紧夹头(4)前端设置有四个卡爪(8)，相邻两个卡爪(8)之间设有间隙，四个卡爪(8)前端围成用于卡住防松螺母(2)窄边结构的四方形卡槽，螺栓锁紧夹头(4)前端外侧设有夹头锥面(11)，夹头锥面(11)与螺栓锁紧导筒(3)前端的导筒锥面结构(10)相贴合，螺栓锁紧导筒(3)在向下位移时螺栓锁紧夹头(4)的四个卡爪(8)具有向内收紧的趋势。

2.根据权利要求1所述的螺栓螺母连接防松锁紧装置，其特征在于：所述窄边结构(7)的初始状态为环状结构，与防松螺栓(1)上端的四方结构(6)通过四个卡爪(8)向内压紧后形成矩形结构。

3.根据权利要求2所述的螺栓螺母连接防松锁紧装置，其特征在于：所述螺栓锁紧夹头(4)上端设置有较粗圆柱结构与螺栓锁紧导筒(3)相配合。

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