CN113883152A - 一种圆柱沉孔的音响螺母防松法 - Google Patents

Abstract

紧固件Int.F16B。一种圆柱沉孔的音响螺母防松法，由复合螺纹螺栓、弧面喇叭音响后螺母、弧面喇叭音响先螺母构成。复合螺纹是由螺纹直径相同、螺纹牙高度相等、螺纹旋向一致、螺纹导程不一样的大导程和小导程的两条螺纹组成。音响后螺母螺纹的导程与复合螺纹中的小导程相等。音响先螺母螺纹的导程与复合螺纹中的大导程相等。音响后螺母、音响先螺母各自都是由六角音响螺母扭矩端和弧面喇叭音响端构成。弧面喇叭音响端在转动时可发出能使转角得到准确量化的步进音响。六角音响螺母扭矩端的最小轮廓尺寸，大于弧面喇叭音响端的最大轮廓尺寸。原理新颖、结构实用、设计有创造性、工艺简单、防松优秀、产品高端、应用广泛。

Description

一种圆柱沉孔的音响螺母防松法

技术领域：紧固件Int.F16B

本专利申请涉及一种沉孔螺纹防松紧固件，尤其是一种圆柱沉孔的音响螺母防松法。

背景技术：其内容如下。

专利号2020109452921的六角喇叭螺母外形轮廓尺寸大于自身的六角螺母的外形轮廓尺寸，使六角螺母的套筒扳手的内六角无法超越六角喇叭螺母外形轮廓尺寸而无法正常工作。因此，要达到六角螺母的套筒扳手的内六角与六角喇叭螺母外形轮廓尺寸相吻合，就必须寻求一个新的结构设计，使专利号2020109452921的六角喇叭螺母外形轮廓尺寸小于自身的六角螺母的外形轮廓尺寸。

CN99114345.0复合螺纹，是一种双螺母的复合螺纹，有良好的防松性能。但是在实际工作中有时发生误会，一时间忘了是左旋，还是右旋，甚至影响到工作的顺利进行。特别是无法在圆柱沉孔中完成紧固件的防松要求。因为它的双螺母需要两个扳手同时操作，圆柱沉孔内空间狭小，无法同时容纳两个大扳手。

日本哈德洛克偏心双螺母防松性能优秀，但是由于双螺母在紧固操作时，也需要两个扳手同时操作。圆柱沉孔内空间狭小，也无法同时容纳两个大扳手。

以前虽然许多圆柱沉孔内都能完成紧固件的防松工作，但是他们的防松性能又远不能与CN99114345.0复合螺纹和日本哈德洛克偏心双螺母防松性能相比。

现在需要的是一种取代CN99114345.0复合螺纹双螺母的良好的防松性能和日本哈德洛克偏心双螺母优秀的防松性能的圆柱沉孔弧面喇叭音响防松结构，并能转移到圆柱沉孔内的狭小空间之内，以便大幅度提高车辆轮圈与车轴轮毂之间的防松性能，严防车辆行驶过程中的车轮脱落的危险。

专利申请内容：其内容如下。

本专利申请目的，是设计一种圆柱沉孔的音响螺母防松法用于多种紧固防松要求，尤其是圆柱沉孔内的紧固件防松。

1.圆柱沉孔内总体结构的组合

一种圆柱沉孔的音响螺母防松法是这样设计的，将宽阔的弧面喇叭音响端轮廓尺寸缩小，同时将六角螺母扭矩端轮廓尺寸扩大。这样才能给内六角套筒扳手留出自由出入圆柱沉孔的足够空间。这是解决问题的技术方案。

具体结构方案如下：一种圆柱沉孔的音响螺母防松法由复合螺纹螺栓、弧面喇叭音响后螺母、弧面喇叭音响先螺母，六角套筒扳头、六角套筒手柄、被紧固件的圆柱沉孔构成。六角螺母扭矩端的最小轮廓尺寸要大于弧面喇叭音响端的最大轮廓尺寸。后果是六角套筒扳头可以顺利地进入圆柱沉孔中作业。这是技术方案的有益效果。

2.复合螺纹螺栓

在振动的情况下，为彻底解决先螺母同后螺母同时沿着同一个螺旋升角后退导致松脱的这个老大难问题，本专利申请选用了复合螺纹螺栓的方案。

复合螺纹螺栓是由螺纹直径相同、螺纹牙高度相等、螺纹旋向一致、螺纹导程不一样的大导程尺寸的导程和小导程尺寸的导程的这两种异导程尺寸的螺纹所构成。

首先要拧上复合螺纹螺栓的大导程的圆柱沉孔弧面喇叭音响螺母，简称先螺母。先螺母螺纹的导程尺寸与复合螺纹螺栓中的大导程尺寸相等。

随其后再拧上复合螺纹螺栓的小导程的圆柱沉孔弧面喇叭音响螺母，称简称后螺母。后螺母螺纹的导程尺寸与复合螺纹螺栓中的小导程尺寸相等。

这个复合螺纹螺栓方案产生的有益效果极好，能够彻底地解决先螺母伙同后螺母同时沿着同一个螺旋角后退，导致的结伴同步松脱的这个老大难问题。

3.弧面喇叭音响端

双螺母在振动的情况下，后面的锁紧螺母总是习惯地丢下前面的紧固螺母，自己先溜掉了，剩下了前面的紧固螺母，再也无法单独坚持防松，所以先螺母也脱落了。彻底失败的主要原因是后面的锁紧螺母不锁紧了。如果每个锁紧螺母后面都要再加装一个锁紧螺母，那得需要再加装很多个锁紧螺母。所以当使用“锁紧螺母”来锁紧“紧固螺母”时，又由谁来锁紧最后那个“锁紧螺母”，这是一定要解决的又一个老大难问题。为此本专利申请选用了弧面喇叭音响端方案。在本文中，“紧固螺母”称作“先螺母”，“锁紧螺母”称作“后螺母”。

先螺母的两端分别是由弧面喇叭音响端和六角螺母扭矩端构成。后螺母的两端也分别是由弧面喇叭音响端和六角螺母扭矩端构成。在本专利中，六角螺母是六角音响螺母的简称。

在后螺母和先螺母的弧面喇叭音响端的端面上，都圆周均布了许多凸起弧面、凹陷弧面。这些凸起弧面、凹陷弧面就连成了波形面。

后螺母的弧面喇叭口，总是要和先螺母的弧面喇叭口，作口对口的安装。

以上陈述，正是本专利申请中选用的弧面喇叭音响端方案的结构组合。这个技术方案解决了，利用“紧固螺母”的先螺母，来锁紧“锁紧螺母”的后螺母。即：作为“锁紧螺母”的后螺母，又被“紧固螺母”的先螺母锁牢了自己。附图说明：其内容如下。

图1是圆柱沉孔弧面喇叭音响螺母的防松紧固件的装配示意图。

图2是弧面喇叭音响后螺母的结构示意图。

图3是弧面喇叭音响后螺母的喇叭弧面，与弧面喇叭音响先螺母的喇叭弧面之间互相咬合的功能原理图。

在图1中，复合螺纹螺栓〔1〕穿过弧面喇叭音响先螺母〔3〕、弧面喇叭音响后螺母〔2〕后，利用六角套筒扳头〔4〕、六角套筒手柄〔5〕、圆柱沉孔〔6〕、弧面喇叭音响端〔10〕、六角螺母扭矩端〔9〕将被紧固件〔7〕、被紧固件〔8〕紧固。实线箭头表示后螺母〔2〕在紧固时的前进方向。虚线箭头表示后螺母〔2〕在拆卸时的后退方向。

在图2中，弧面喇叭音响后螺母〔2〕的结构由两个端面构成，一端是六角螺母扭矩端〔9〕，另一端是弧面喇叭音响端〔10〕。弧面喇叭音响端〔10〕又是由凸起弧面〔21〕、凹陷弧面〔22〕构成。先螺母〔3〕也是由是六角螺母扭矩端〔9〕和弧面喇叭音响端〔10〕构成，由于与图2的图形相同，所以不再为先螺母〔3〕增画附图。

在图3中，绘有弧面喇叭音响先螺母〔3〕、弧面喇叭音响后螺母〔2〕、复合螺纹螺栓〔1〕。弧面喇叭音响螺母也称作异导波面开合螺母。

弧面喇叭音响先螺母〔3〕上的凸起弧面〔31〕可以插入了弧面喇叭音响后螺母〔2〕上的凹陷弧面〔22〕中。弧面喇叭音响后螺母〔2〕上的凸起弧面〔21〕也可以插入了弧面喇叭音响先螺母〔3〕上的凹陷弧面〔32〕中。

图中还绘制了零弧平面〔30〕和零弧平面〔20〕。零弧平面上的弧度等于零，因此没有任何凸起弧面和凹陷弧面。是用来与后螺母〔2〕上的凸起弧面〔21〕、先螺母〔3〕上的凹陷弧面〔32〕的防松原理作比对而绘制。

小导程复合螺纹升角为α。后螺母〔2〕上的凸起弧面〔21〕与先螺母〔3〕上的凹陷弧面〔32〕接触时的相切线升角为β。

实线箭头是后螺母〔2〕前进方向。虚线箭头是后螺母〔2〕在拆卸时后退方向。凸起弧面〔21〕与凹陷弧面〔32〕相扣、相卡。其防松原理极为清晰。具体实施方式：其内容如下。

【实施例1】

将宽阔的弧面喇叭音响端〔10〕轮廓尺寸缩小，同时将六角螺母扭矩端〔9〕轮廓尺寸扩大。这样才能给内六角套筒扳手留出自由出入圆柱沉孔中的足够空间。

由于缩小了宽阔的弧面喇叭音响端〔10〕的轮廓尺寸，扩大了六角螺母扭矩端〔9〕的轮廓尺寸，引起了弧面喇叭音响端〔10〕的外轮廓形状的改变。使原来弧面喇叭音响端〔10〕外轮廓形状消失，导致防松功能大减。为了恢复弧面喇叭音响端〔10〕的防松功能，需将弧面喇叭音响端〔10〕与六角螺母扭矩端〔9〕的外轮廓尺寸沿其中心线向两端拉开，露出弧面喇叭音响端〔10〕的外轮廓尺寸，形成新的外锥面。新外锥面与原来的内锥面构成了碟形弹簧，至此，弧面喇叭音响螺母的防松紧固件的圆柱沉孔防松就得到了功能性的恢复。

【实施例2】

零弧平面〔30〕与零弧平面〔20〕在预紧力作用下互相压紧后，就不会松脱。可是在剧烈振动的情况下，两个平面的接触点就会有不断的瞬间的极其微小的松松紧紧的波动，波动后接触点逐渐偏离原来的位置。随着剧烈振动的继续，瞬间接触点的位置离开原来的接触点位置愈来愈远，螺纹松动就开始形成了。这时的松动表现在零弧平面〔30〕与零弧平面〔20〕之间的是平面滑动。

当先螺母〔3〕有了凸起弧面〔31〕、凹陷弧面〔32〕，后螺母〔2〕有了凸起弧面〔21〕、凹陷弧面〔22〕后，弧面喇叭互相扣在一起，平面滑动不复存在。取而代之的只是凸起弧面〔31〕只能限于在凹陷弧面〔22〕内作微小跳动。

后螺母〔2〕的凸起弧面〔21〕在先螺母〔3〕的凹陷弧面〔32〕中微跳。

先螺母〔3〕的凸起弧面〔31〕在后螺母〔2〕的凹陷弧面〔22〕中微跳。

由于这些是弹性变形的微跳，其高度远远小于先螺母〔3〕的凹陷弧面〔32〕的凹陷深度，所以凸起弧面〔21〕可以尽情的微跳，也跳不出凹陷弧面〔32〕。同理，凸起弧面〔31〕也跳不出凹陷弧面〔22〕的凹陷深度。防松原理明晰，有益效果显现。

图3是两种运动的复合。第一种运动是，无论后螺母〔2〕在前螺母〔3〕的端面上转动时是怎样的发生遵循胡克定律的跳动，但总是平面分布的。第二种运动是，当后螺母〔2〕在复合螺纹螺栓〔1〕旋转时，还需要遵守螺旋副升角α前进方向。这就迫使在第一种运动在上下跳动的同时，还要规规矩矩的沿螺旋副的升角α方向逐渐提升，是沿斜面分布的，斜角α＝螺旋副升角α。图3是后螺母〔2〕在复合螺纹螺栓〔1〕上留下的运动轨迹，是有益效果的运动轨迹。

【实施例3】

图3的防松复合图中，在六角套筒扳头施加扭矩后，后螺母〔2〕的凸起弧面〔21〕沿实线箭头方向从先螺母〔3〕的凹陷弧面〔32〕中被挤出来跨过凸起弧面〔31〕后，会突然掉进相邻的下一个凹陷弧面〔32〕中。这就是后螺母〔2〕向前跨进了一步，并发出一个步进音响。不是一个凸起弧面〔21〕掉进相邻的下一个凹陷弧面〔32〕中，而是后螺母〔2〕上的所有的24个凸起弧面〔21〕，都同时掉进它们各自相邻的下一步的24个凹陷弧面〔32〕中，都同时发出的一个共鸣的步进音响。凸起弧面〔21〕每跨过一个凸起弧面〔31〕这一步就发出一个音响，故称步进音响。这个弧面喇叭的步进音响有如下的有益效果。

1.设后螺母〔2〕弧面喇叭音响端〔10〕上选用24个凸起弧面〔21〕和24个凹陷弧面〔22〕。先螺母〔3〕上选用24个凸起弧面〔31〕和24个凹陷弧面〔32〕。圆周360°÷24＝15°。因此当听到第一个步进音响后，螺母〔2〕的凸起弧面〔21〕沿实线箭头方向落入先螺母〔3〕的下一个凹陷弧面〔32〕中，后螺母〔2〕相对于先螺母〔3〕转过了一个步进转角15°，这就是旋转角度的准确量化。如果连续听到三个步进音响：15°×3＝45°。如果都选用48个凸起弧面和48个凹陷弧面，圆周360°÷48＝7.5°，即一个步进转角7.5°。完成紧固就需要听到六个步进音响。所以通过步进音响次数可以适当节约扭力扳手的使用次数。

2.设后螺母〔2〕的六角螺母扭矩端〔9〕的螺纹螺距是1.25，1.25÷24≈0.05。当听到第一个步进音响后，后螺母〔2〕的凸起弧面〔21〕沿复合螺纹螺栓〔1〕的中心线方向前进了Δ≈0.05。一个步进音响就是一个0.05mm的轴向压缩量。如果听到了三个步进音响，那么就了Δ≈0.05×3＝0.15轴向压缩量。所以通过计量步进音响次数可控制每次扭矩引起的轴向压缩量。

3.紧固件初始轴力控制较为困难，在繁忙的工地上难以做到对每个零件都做到初始轴力测试。但是初始轴力的应力与螺钉零件的应变在弹性变形的范围内遵循胡克定律E＝σ/ε。所以通过计量步进音响次数可控制初始轴力。

4.紧固件安装时可用扭矩扳手，在实验室条件下可行。但在紧张繁忙的工地上很困难。利用步进音响概念，事先将扭矩用步进音响分段量化，掌握了每一步扭矩的提升量。在施工现场，利用听觉就能方便地确认量化了的扭矩。

5.弧面喇叭音响端〔10〕转动时，可发出能使转角得到准确量化的步进音响〔11〕。“音响”从广义的角度看，它包括一切的声音：音调、音强、音效、音色、音律等特征，这些声学要素都可用作紧固件安装过程中的步进音响。

【实施例4】

在机械加工后的表面处理时，复合螺纹螺栓〔1〕和先螺母〔3〕应选黑色，而后螺母〔2〕选白色，颜色表示安装顺序，白色的是后安装。

圆柱沉孔弧面喇叭音响螺母的防松紧固件在装配时，用复合螺纹螺栓〔1〕穿过圆柱沉孔〔6〕、被紧固件〔8〕，被紧固件〔7〕后，将弧面先螺母〔3〕旋在复合螺纹螺栓〔1〕上，用六角套筒扳头〔4〕套住弧面先螺母〔3〕，搬动扳手〔5〕，将黑色的弧面先螺母〔3〕压紧在被紧固件〔7〕上。最后将白色的弧面后螺母〔2〕旋在复合螺纹螺栓〔1〕上，将白色的弧面后螺母〔2〕压紧在黑色的弧面先螺母〔3〕上，装配工作完成。

其中所听到的每一个音响，就知道了后螺母〔2〕相对于先螺母〔3〕转过了一个15°的角度，提示了操作者的工作进度。

圆柱沉孔弧面喇叭音响螺母的防松紧固件在拆卸时，用六角套筒扳头〔4〕套住弧面后螺母〔2〕上，搬动扳手〔5〕，将弧面后螺母〔2〕拆卸下来。再用六角套筒扳头〔4〕套住弧面先螺母〔3〕上，搬动扳手〔5〕，将弧面先螺母〔3〕拆卸下来，完成拆卸。最后听到的一个响亮的音响，预示了操作者拆卸工作完成。

优点，原理有新颖性、设计有创造性、结构有实用性、工艺简单、防松优秀、产品高端、应用广泛、能满足任何要求的防松，甚至是圆柱沉孔内的防松。

【实施例5】

圆柱沉孔的音响螺母防松法的前期试验：异导波面开合螺母防松的检测报告如下。

检验报告：中国认可 国际互认

通检 委 字第 201434 号

机械工业通用零部件产品质量监督检测中心

(机械科学研究总院集团有限公司零部件质量检测中心)

样品名称：异导波面开合螺母

检验依据GB/T 10431-2008

检验项目：防松性能

试验设备：安布内科横向振动试验机

试验条件：

1.试验频率：12.5Hz

2.空载振幅：±1.2mm

3.润滑条件：机油

4.振动次数：12750次

5.实验用螺栓：M12×90-10.9

6.1020S后螺栓断裂，试验中止

检验结果：

初始轴力17.6kN，振动120秒，振动次数：1500次时，残余轴力16.4kN。残余/初始＝93.18％。检验结果的残余/初始＝93.18％，这属于防松的优秀级别。

在振动时间：1020秒，振动次数：12750次时，残余轴力15.9kN，残余/初始＝90.3％。这也是属于防松的优秀级别。

安布内科横向振动试验机在振动到1.275万次时，因螺钉缺欠而突然断裂。

圆柱沉孔的音响螺母防松法的前期试验的防松性能是优秀级别，达到了本专利申请目的：设计一种沉孔的音响螺母防松法用于多种紧固防松要求，尤其是圆柱沉孔内的紧固件防松。

Claims (8)

1.一种圆柱沉孔的音响螺母防松法，包括复合螺纹螺栓〔1〕、弧面喇叭音响后螺母〔2〕、弧面喇叭音响先螺母〔3〕、六角套筒扳头〔4〕、六角套筒手柄〔5〕、圆柱沉孔〔6〕、被紧固件〔7〕、被紧固件〔8〕，其特征在于：所述的复合螺纹螺栓〔1〕、弧面喇叭音响后螺母〔2〕、弧面喇叭音响先螺母〔3〕，在六角套筒扳头〔4〕、六角套筒手柄〔5〕的作用下可以将被紧固件〔7〕、被紧固件〔8〕在圆柱沉孔〔6〕中得到紧固。

2.一种如权利要求1所述的圆柱沉孔的音响螺母防松法，其特征在于：所述的复合螺纹螺栓〔1〕是由螺纹直径相同、螺纹牙高度相等、螺纹旋向一致、螺纹导程不一样的大导程尺寸和小导程尺寸的两条异导程螺纹组成。

3.一种如权利要求1所述的圆柱沉孔的音响螺母防松法，其特征在于：所述的弧面喇叭音响后螺母〔2〕螺纹的导程尺寸与复合螺纹螺栓〔1〕中的小导程尺寸相等。

4.一种如权利要求1所述的圆柱沉孔的音响螺母防松法，其特征在于：所述的弧面喇叭音响先螺母〔3〕螺纹的导程尺寸与复合螺纹螺栓〔1〕中的大导程尺寸相等。

5.一种如权利要求1所述的圆柱沉孔的音响螺母防松法，其特征在于：所述的弧面喇叭音响后螺母〔2〕和弧面喇叭音响先螺母〔3〕各自都是由六角螺母扭矩端〔9〕、弧面喇叭音响端〔10〕构成。

6.一种如权利要求5所述的圆柱沉孔的音响螺母防松法，其特征在于：所述的六角螺母扭矩端〔9〕的最小轮廓尺寸，大于弧面喇叭音响端〔10〕的最大轮廓尺寸。

7.一种如权利要求6所述的圆柱沉孔的音响螺母防松法，其特征在于：所述的弧面喇叭音响端〔10〕在转动时可发出能使转角得到准确量化的步进音响〔11〕。

8.一种如权利要求1所述的圆柱沉孔的音响螺母防松法，其特征在于：所述的弧面喇叭音响后螺母〔2〕的喇叭口，总是要和弧面喇叭音响先螺母〔3〕的喇叭口，作口对口的安装。

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