CN113309777A - 具有闭合环状吸振锁圈的紧固件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有闭合环状吸振锁圈的紧固件。它解决了现有紧固件防松减振效果差等技术问题。包括相互配合的吸振锁圈体和锥形腔，所述的吸振锁圈体套设于螺栓体的杆状部上，所述的锥形腔设置在螺栓体的头部或螺母体上，所述的吸振锁圈体由可形变材料制成且呈闭合环状结构。优点在于：生产成本低，可以吸收90％以上振动波，可以确保螺母与螺杆的承力螺纹段免受振动破坏，并且可调可拆可重复使用，解决螺栓轴芯疲劳松弛问题，全螺杆全螺纹承力，使螺栓载荷率达100％。

Description

具有闭合环状吸振锁圈的紧固件

技术领域

本发明属于紧固件技术领域，具体涉及一种具有闭合环状吸振锁圈的紧固件。

背景技术

紧固件，是作紧固连接用且应用极为广泛的一类机械零件。现有紧固件存在着容易松动的缺陷，例如，当紧固件经常频繁被振动下，螺栓与螺母的间隙增大，引起螺栓与螺母松动，甚至脱落，这样对于一些机械连接时易发生连接体相互脱离现象，严重的容易发生安全事故。虽然可以通过增加弹簧垫片、使用特型螺母等方式提高防松脱效果，但是按GB/T10431《紧固件橫向振动试验标准》中，常规的弹簧垫片、双螺母、尼龙防松螺母等测试中，一般在1-4秒钟夹紧力就失效。这就使得现有的防松紧固件存在着：防松退效果差，减振能力差，在长时间振动下容易出现松动现象等问题。

为了解决现有技术存在的问题，人们进行了长期的探索，提出了各种各样的解决方案，例如中国专利文献公开了一种双螺母自锁紧固件[申请号：201720467530.6]：包括螺栓、第一螺母、第二螺母、在压力作用下可产生塑性变形的弹性垫片；所述第一螺母与螺栓通过螺纹连接，第一螺母的一端设有外螺纹；所述第二螺母的一端内设有内螺纹，第二螺母的内螺纹与第一螺母的外螺纹构成螺纹副；第二螺母的另一端内设有通孔，螺栓穿过第二螺母的通孔；第一螺母与第二螺母安装拧紧时，弹性垫片位于第一螺母和第二螺母之间；所述螺栓螺纹一周径向上设有切断螺纹丝的槽口；槽口的朝向平行于螺栓的轴向。

上述方案虽然在一定程度上缓解了紧固件防松效果差的问题，但是该方案中依然是采用双螺母结构，同时，该方案中螺母加工难度大，其拆装费时费力，同时，该方案中依然存在着：减振能力差，长时间振动下容易出现松动现象等问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种具有闭合环状吸振锁圈的紧固件，旨在获得高精度、重力均布平衡、全螺杆螺纹承力、大幅降低振动和有效防松退的技术效果，且简化制造工艺，降低制造维护成本、提高寿命和安全性。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本具有闭合环状吸振锁圈的紧固件，本紧固件包括相互配合的吸振锁圈体和锥形腔，所述的吸振锁圈体套设于螺栓体的杆状部上，所述的锥形腔设置在螺栓体的头部或螺母体上，所述的吸振锁圈体由可形变材料制成且呈闭合环状结构，且当吸振锁圈体在螺栓体或螺母体拧紧时，受逐渐变小的锥形腔的挤压从而产生作用于螺栓体的杆状部周向外侧的周向抱紧力。

在上述的具有闭合环状吸振锁圈的紧固件中，吸振锁圈体周向内侧具有与螺栓体的杆状部上的外螺纹相啮合的内螺纹。

在上述的具有闭合环状吸振锁圈的紧固件中，锥形腔形成于螺栓体的头部靠近螺栓体的杆状部一端端面上。

在上述的具有闭合环状吸振锁圈的紧固件中，所述的锥形腔的敞口端直径大于底部直径，所述的吸振锁圈体朝向锥形腔底部的一端直径小于另一端的直径。

在上述的具有闭合环状吸振锁圈的紧固件中，在吸振锁圈体和锥形腔之间设有周向定位导向结构，所述的周向定位导向结构包括若干设置在吸振锁圈体周向外侧的变形导口，所述的锥形腔周向内锥面具有若干分别和变形导口相对应的防转导条，且所述的变形导口和防退导条相互卡接。

在上述的具有闭合环状吸振锁圈的紧固件中，所述的变形导口两端封闭或一端封闭或两端贯穿至吸振锁圈体的两个端面。所述的防转导条一体形成于锥形腔内且防转导条位于锥形腔敞口端边缘，所述的防转导条的长度小于变形导口的长度。

在上述的具有闭合环状吸振锁圈的紧固件中，所述的变形导口一端在吸振锁圈体大头端周向端面形成变形缺口，另一端沿吸振锁圈体周向外侧朝向吸振锁圈体小头端延伸设置，所述的防退导条一体形成于锥形腔内且防退导条一端延伸至锥形腔敞口端边缘，另一端沿锥形腔周向内锥面延伸至锥形腔底部。

在上述的具有闭合环状吸振锁圈的紧固件中，所述的吸振锁圈体远离锥形腔的一端具有套设于螺栓体的杆状部上且与吸振锁圈体一端端面接触的垫片，所述的吸振锁圈体和垫片之间具有防退周向定位结构。

在上述的具有闭合环状吸振锁圈的紧固件中，所述的防退周向定位结构包括设置在垫片靠近吸振锁圈体一端端面上的凹凸部，且所述的凹凸部为至少一个齿状部、波曲状部、凹肋、凸肋或不规则摩擦纹。

在上述的具有闭合环状吸振锁圈的紧固件中，所述的垫片远离具有凹凸部的一端端面具有至少一个齿状部、波曲状部、凹肋、凸肋或不规则摩擦纹。

在上述的具有闭合环状吸振锁圈的紧固件中，所述的吸振锁圈体由尼龙材料制成。

在上述的具有闭合环状吸振锁圈的紧固件中，所述的吸振锁圈体呈圆台形环状结构，所述的吸振锁圈体周向外锥面和吸振锁圈体中心线之间的夹角大小不小于锥形腔周向内锥面与锥形腔中心线之间的夹角大小。

与现有的技术相比，当本发明的优点在于：

1、具有锥形腔的螺杆体或具有锥形腔的螺母可采用高精度多功位冷镦机和特殊模具制造，其精度大幅提高，生产成本低。

2、吸振锁圈向内挤压紧抱螺纹，可以吸收90％以上振动波，可以确保螺母与螺杆的承力螺纹段免受振动破坏，减轻螺母在防松退齿影响，并且可调可拆可重复使用。

3、全螺杆全螺纹承力，使螺栓载荷率达100％。

附图说明

图1是本发明实施例一紧固件装配好的结构示意图；

图2是本发明实施例一紧固件装配过程中的结构示意图；

图3是本发明实施例一中吸振锁圈体和螺母体配合时的结构示意图；

图4是本发明实施例一中吸振锁圈体和螺母体配合时的另一个视角的结构示意图；

图5是本发明实施例一中吸振锁圈体的结构示意图；

图6是本发明实施例一中吸振锁圈体另一个视角的结构示意图；

图7是本发明实施例一中螺母体的结构示意图；

图8是本发明实施例一中垫片的结构示意图；

图9是本发明实施例一中M16螺栓横向振动对比曲线图；

图10是本发明实施例二中使用状态下紧固件装配好的结构示意图；

图中，吸振锁圈体1、内螺纹11、锥形腔2、螺栓体3、杆状部31、外螺纹311、头部32、螺母体4、垫片5、周向定位导向结构6、变形导口61、变形缺口611、防退导条62、防退周向定位结构7、凹凸部71。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

实施例一

如图1-8所示，本具有闭合环状吸振锁圈的紧固件，包括相互配合的吸振锁圈体1和锥形腔2，吸振锁圈体1套设于螺栓体3的杆状部31上，锥形腔2设置在螺母体4上，吸振锁圈体1远离锥形腔2的一端具有套设于螺栓体3的杆状部31上且与吸振锁圈体1一端端面接触的垫片5，吸振锁圈体1由可形变材料制成且呈闭合环状结构，优选地，这里的吸振锁圈体1由吸振锁圈为聚酰胺66材料制成，当然，其他类似可形变材料，如树脂等材料亦可，在吸振锁圈体1和锥形腔2之间设有周向定位导向结构，且当垫片5受到朝向吸振锁圈体1一端作用力时能使吸振锁圈体1周向向内形变且定位于锥形腔2从而产生作用于螺栓体3的杆状部31周向外侧的周向抱紧力。

其中，这里的锥形腔2形成于螺母体4靠近垫片5的一端端面上，且吸振锁圈体1周向内侧具有与螺栓体3的杆状部31上的外螺纹311相啮合的内螺纹11。显然，随着螺栓体3和螺母体4周向转动且相对位移使得垫片5受到朝向吸振锁圈体1一端作用力，从而能使吸振锁圈体1受逐渐变小的锥形腔2挤压周向向内形变且定位于锥形腔2，随着吸振锁圈体1周向向内形变在吸振锁圈体1内侧形成作用于螺栓体3的杆状部31上的外螺纹311周向外侧的周向抱紧力。

吸振锁圈周向与螺母体4固定，且内侧产生作用与螺杆体3的周向抱紧力，防止螺母体4与螺杆体3之间发生周向位移，起到有效维持螺纹副连接的技术效果，达到防松的作用，同时吸振锁圈体1可以先予吸收90％以上振动波，可以确保螺母体4与螺杆体3的承力螺纹段免受振动破坏，并且可调可拆可重复使用。

具体来讲，这里的锥形腔2的敞口端直径大小大于底部直径大小，吸振锁圈体1朝向锥形腔2底部的一端直径小于另一端的直径。

优选地，这里的吸振锁圈体1呈圆锥形环状结构，吸振锁圈体1周向外锥面和吸振锁圈体1中心线之间的夹角大小不小于锥形腔2周向内锥面与锥形腔2中心线之间的夹角大小。显然，当垫片5推动吸振锁圈体1进入锥形腔2时，这里的锥形腔2的周向内锥面作用于吸振锁圈体1周向外锥面，从而实现吸振锁圈体1的周向形变，吸振锁圈体1的外锥面与锥形腔2的内锥面相互挤压形成静摩擦力实现吸振锁圈的周向定位，同时因吸振锁圈体1向内变形挤压螺杆体3外表面形成抱紧力使得螺母体4与螺杆体3周向定位。

为了实现吸振锁圈体1在周向形变过程中不会和锥形腔2发生周向转动，优选在锥形腔2与吸振锁圈体1之间设置周向定位导向结构6，这里的周向定位导向结构6包括括若干设置在吸振锁圈体1周向外侧的变形导口61，锥形腔2周向内锥面具有若干分别和变形导口61相对应的防退导条62，且变形导口61和防退导条62相互卡接。

优选地，这里的变形导口61一端在吸振锁圈体1大头端周向端面形成变形缺口611，另一端沿吸振锁圈体1周向外侧朝向吸振锁圈体1小头端延伸设置，防退导条62一体形成于锥形腔2内且防退导条62一端延伸至锥形腔2敞口端边缘，另一端沿锥形腔2周向内锥面延伸至锥形腔2底部。其中，这里的变形导口61除了和防退导条62配合起到防止吸振锁圈体1在周向形变过程中和锥形腔2发生周向转动之外，也可以起到便于吸振锁圈体1周向形变的作用，从而使得其周向抱紧力更大。

本领域技术人员也可以将变形导口61两端封闭或一端封闭，尤其是内端封闭，在装配时，吸振锁圈体1压入锥形腔2内后，吸振锁圈体1不易掉出锥形腔2，方便运输以及在使用时方便安装，不用临时装配，提高连接件安装效率。优选地，所述的防转导条62一体形成于锥形腔2内且防转导条62位于锥形腔2敞口端边缘，所述的防转导条62的长度小于变形导口61的长度。在预装配后，不影响吸振锁圈在锥形腔2中的活动，保证在拧紧螺母体4时，吸振锁圈能受外力推动进一步进入锥形腔2发生向内的形变。

进一步地，为了防止垫片5和吸振锁圈体1产生周向位移，这里的吸振锁圈体1和垫片5之间具有防退周向定位结构7。

优选地，这里的防退周向定位结构7包括设置在垫片5靠近吸振锁圈体1一端端面上的凹凸部71，且凹凸部71为至少一个齿状部、波曲状部、凹肋、凸肋或不规则摩擦纹，另外，这里的垫片5远离具有凹凸部71的一端端面具有至少一个齿状部、波曲状部、凹肋、凸肋或不规则摩擦纹。这样使得垫片5和连接部件之间无法周向转动。

如图1-2所示，本实施例中，连接部件位于垫片5和螺栓体3头部32之间，周向扭转螺母体4使其相对于螺栓体3周向转动且朝垫片方向螺栓体3的头部32方向靠近，垫片5受到朝向吸振锁圈体1一端作用力，使得吸振锁圈体1周向变形，并利用吸振锁圈体1自身弹力有效吸收振动，周向定位结构6能起到周向定位作用，且由于这里的吸振锁圈体1为倒锥整体，当逐渐被锥形腔2挤压，形成对向内挤压紧抱螺纹，并利用尼龙变形的弹力吸振。本实施例中的螺母体4的外传动部外型为六角、或其它形状，垫片5外形可以是圆形、六角型、其它异形。

本领域技术人员在使用本紧固件时，也可以不使用垫片，在拧紧螺母体4或螺杆体3时，利用被连接件与螺母体4或螺杆体3头部之间距离变小挤压吸振锁圈体1，推动吸振锁圈体1进入锥形腔2发生周向向内形变。优选地，在被连接体的紧固件连接处设置齿状部、波曲状部、凹肋、凸肋或不规则摩擦纹等增强定位结构。

本实施例中，对常用紧固件防松获取试验数据如下：

取现有常见的8.8级的M16螺栓(考虑不容易振断)，A组-标准螺杆/平垫/螺纹胶/标准螺母；B组-标准螺杆/平垫/弹垫/标准螺母；C组-标准螺杆/平垫/弹垫/锁紧螺母；D组-标准螺杆/平垫/标准螺母。按GB/T10431橫向振动试验标准试验得出曲线，68KN预紧力衰减80％的失效点54.4KN时，A、B、D组1～3秒(10～30次)；C组-4秒(53次)。对比曲线图详见附图9。

本发明的一种吸振防松退紧固件与现有防松紧固件测试比对，其防松退上创新优点显著。

实施例二

如图10所示，本实施例的结构、原理以及实施步骤和实施例一类似，不同的地方在于：本实施例中，这里的锥形腔2设置在形成于螺栓体3的头部32靠近螺栓体3的杆状部31一端端面上；具体来讲，锥形腔2是设置在螺栓体3的头部32与杆状部31相连的一端，且位于杆状部31周向外侧，当螺栓体3呈螺钉状拧入连接部件或连接部件设置在螺栓体3的头部和螺母之间时，垫片5套设于螺栓体3的杆状部31上且一侧位于螺栓体3的头部32一侧，另一侧抵靠在连接部件上，当周向扭转螺栓体3时，垫片5受到来自连接部件挤压力时，带动吸振锁圈体1周向向内形变产生作用于螺栓体3的杆状部31周向外侧的周向抱紧力，这里的吸振锁圈体1周向内侧无需设置内螺纹，其减振和防松退过程与实施例一类似，这里就不一一赘述。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了吸振锁圈体1、内螺纹11、锥形腔2、螺栓体3、杆状部31、外螺纹311、头部32、螺母体4、垫片5、周向定位导向结构、变形导口61、变形缺口611、防退导条62、防退周向定位结构7、凹凸部71等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (13)

1.一种具有闭合环状吸振锁圈的紧固件，其特征在于，本紧固件包括相互配合的吸振锁圈体(1)和锥形腔(2)，所述的吸振锁圈体(1)套设于螺栓体(3)的杆状部(31)上，所述的锥形腔(2)设置在螺栓体(3)的头部(32)或螺母体(4)上，所述的吸振锁圈体(1)由可形变材料制成且呈闭合环状结构，且当吸振锁圈体(1)在螺栓体(3)或螺母体(4)拧紧时，受逐渐变小的锥形腔(2)的挤压从而产生作用于螺栓体(3)周向外侧的周向抱紧力。

2.根据权利要求1所述的具有闭合环状吸振锁圈的紧固件，其特征在于，所述的吸振锁圈体(1)周向内侧具有与螺栓体(3)的杆状部(31)上的外螺纹(311)相啮合的内螺纹(11)。

3.根据权利要求1所述的具有闭合环状吸振锁圈的紧固件，其特征在于，所述的锥形腔(2)形成于螺栓体(3)的头部(32)靠近螺栓体(3)的杆状部(31)一端端面上。

4.根据权利要求1或2或3所述的具有闭合环状吸振锁圈的紧固件，其特征在于，所述的锥形腔(2)的敞口端直径大于底部直径，所述的吸振锁圈体(1)朝向锥形腔(2)底部的一端直径小于另一端的直径。

5.根据权利要求4所述的具有闭合环状吸振锁圈的紧固件，其特征在于，在吸振锁圈体(1)和锥形腔(2)之间设有周向定位导向结构(6)，所述的周向定位导向结构(6)包括若干设置在吸振锁圈体(1)周向外侧的变形导口(61)，所述的锥形腔(2)周向内锥面具有若干分别和变形导口(61)相对应的防转导条(62)，且所述的变形导口(61)和防退导条(62)相互卡接。

6.根据权利要求5所述的具有闭合环状吸振锁圈的紧固件，其特征在于，所述的变形导口(61)两端封闭或一端封闭或两端贯穿至吸振锁圈体(1)的两个端面。

7.根据权利要求6所述的具有闭合环状吸振锁圈的紧固件，其特征在于，所述的防转导条(62)一体形成于锥形腔(2)内且防转导条(62)位于锥形腔(2)敞口端边缘，所述的防转导条(62)的长度小于变形导口(61)的长度。

8.根据权利要求5所述的具有闭合环状吸振锁圈的紧固件，其特征在于，所述的变形导口(61)一端在吸振锁圈体(1)大头端周向端面形成变形缺口(611)，另一端沿吸振锁圈体(1)周向外侧朝向吸振锁圈体(1)小头端延伸设置，所述的防退导条(62)一体形成于锥形腔(2)内且防退导条(62)一端延伸至锥形腔(2)敞口端边缘，另一端沿锥形腔(2)周向内锥面延伸至锥形腔(2)底部。

9.根据权利要求4所述的具有闭合环状吸振锁圈的紧固件，其特征在于，所述的吸振锁圈体(1)远离锥形腔(2)的一端具有套设于螺栓体(3)的杆状部(31)上且与吸振锁圈体(1)一端端面接触的垫片(5)，所述的吸振锁圈体(1)和垫片(5)之间具有防退周向定位结构(7)。

10.根据权利要求9所述的具有闭合环状吸振锁圈的紧固件，其特征在于，所述的防退周向定位结构(7)包括设置在垫片(5)靠近吸振锁圈体(1)一端端面上的凹凸部(71)，且所述的凹凸部(71)为至少一个齿状部、波曲状部、凹肋、凸肋或不规则摩擦纹。

11.根据权利要求10所述的具有闭合环状吸振锁圈的紧固件，其特征在于，所述的垫片(5)远离具有凹凸部(71)的一端端面具有至少一个齿状部、波曲状部、凹肋、凸肋或不规则摩擦纹。

12.根据权利要求1所述的具有闭合环状吸振锁圈的紧固件，其特征在于，所述的吸振锁圈体(1)由尼龙材料制成。

13.根据权利要求1所述的具有闭合环状吸振锁圈的紧固件，其特征在于，所述的吸振锁圈体(1)呈圆台形环状结构，所述的吸振锁圈体(1)周向外锥面和吸振锁圈体(1)中心线之间的夹角大小不小于锥形腔(2)周向内锥面与锥形腔(2)中心线之间的夹角大小。

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