CN113883153B - 一种降低自锁螺母锁紧力矩的方法及自锁螺母组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种降低自锁螺母锁紧力矩的方法及自锁螺母组件，该方法包括的步骤是：将外螺纹件的变径螺纹段由自锁螺母的收口端旋入自锁螺母的螺纹孔内，直到自锁螺母的收口端扩张，实现自锁螺母与外螺纹件锁紧。自锁螺母组件包括外螺纹件和与外螺纹件锁紧配合的自锁螺母，定义外螺纹件旋入自锁螺母的一端为前端，外螺纹件具有螺纹中径由前端向后端逐渐增大的变径螺纹段，变径螺纹段的前端为小径端，后端为大径端，小径端的螺纹大径不大于所述螺纹孔收口端的螺纹大径，大径端的螺纹大径大于所述螺纹孔收口端的螺纹大径。本发明能够降低自锁螺母的锁紧力矩，避免自锁螺母在与外螺纹件连接时报废，不会造成外螺纹件磨损，避免工件浪费并提高装配效率。

Description

一种降低自锁螺母锁紧力矩的方法及自锁螺母组件

技术领域

本发明涉及一种降低自锁螺母锁紧力矩的方法及自锁螺母组件，属于紧固件技术领域。

背景技术

自锁螺母组件是一种广泛用于防松联接机构的紧固件，自锁螺母组件包括自锁螺母以及与自锁螺母螺纹连接的外螺纹件（如螺栓、螺柱），如下图1所示，自锁螺母的一端为收口部分01，自锁螺母的螺纹孔02直径由远离收口部分的一端向收口部分逐渐变小，进而使得螺纹孔的一端孔口形成收口端03。在自锁螺母实际生产过程中，收口端是通过后期挤压收口部分使其变形产生的，具体地：利用模具从收口部分的外周面向内挤压，原本截面形状为圆形的螺纹孔02发生变形，进而在螺纹孔的一端形成收口端03，现有技术中，收口端03的横截面形状可以为椭圆形、三角形或者正方形。由于自锁螺母的螺纹孔发生了一定变形，在连接外螺纹件时，外螺纹件由自锁螺母的背离收口端的一端旋入，外螺纹件与自锁螺母的收口部分形成干涉摩擦，产生锁紧力矩。随着外螺纹件不断拧入，外螺纹件向外顶撑自锁螺母的收口部分，使其产生弹性变形和塑性变形，直到外螺纹件的一端穿过整个自锁螺母，完成自锁螺母与外螺纹件的连接。

现有技术中的这种自锁螺母组件，自锁螺母与外螺纹件的配合精度控制不当时，则会出现力矩过大或过小的情况，如外螺纹件的直径选取较小，则外螺纹件与自锁螺母之间的力矩过小，反之，若外螺纹件的直径选取较大，外螺纹件与自锁螺母之间的力矩则会过大；而一旦锁紧力矩过大，则会造成安装困难，外螺纹件与自锁螺母之间会产生较大的磨损，这种以相互磨损实现连接的方式一定程度上降低了螺纹安装的预紧力，从而出现螺纹连接失效的问题。同时，针对锁紧力矩过大的自锁螺母，可降低锁紧力矩的方式非常有限且效果甚微。因此，时常出现锁紧力矩过大，自锁螺母报废的情况，同时由于锁紧力矩过大，往往需要更换多个外螺纹件才能够将自锁螺母的收口部分扩张开，这就造成了工件浪费，同时也会造成安装效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降低自锁螺母锁紧力矩的方法，用以解决现有技术中因锁紧力矩过大而造成工件浪费和安装效率低的技术问题。本发明的目的还在于提供一种降低自锁螺母锁紧力矩的自锁螺母组件。

本发明采用如下技术方案：

一种降低自锁螺母锁紧力矩的方法，该方法包括的步骤是：将外螺纹件的变径螺纹段由自锁螺母的收口端旋入自锁螺母的螺纹孔内，直到自锁螺母的收口端扩张，实现自锁螺母与外螺纹件锁紧；定义外螺纹件旋入自锁螺母的一端为前端，所述变径螺纹段的螺纹中径由前端向后端逐渐增大，变径螺纹段的前端为小径端，后端为大径端，所述小径端的螺纹大径不大于所述螺纹孔收口端的螺纹大径，所述大径端的螺纹大径大于所述螺纹孔收口端的螺纹大径。

有益效果是：本发明通过螺纹中径逐渐增大的变径螺纹段从自锁螺母的收口端旋入，由于变径螺纹段的小径端的螺纹大径不大于所述螺纹孔收口端的螺纹大径，所述大径端的螺纹大径大于所述螺纹孔收口端的螺纹大径，这样在变径螺纹段开始伸入收口端时，自锁螺母与外螺纹件之间并不会产生锁紧力矩，便于后面螺纹中径较大的部分向后旋入，直到变径螺纹段旋入一定深度，自锁螺母的收口端才会向外扩张变形，实现自锁螺母与外螺纹件之间的锁紧。本发明与现有技术相比，可以通过控制变径螺纹段旋入深度来控制自锁螺母的收口端扩张变形量，这种方式更容易让自锁螺母发生塑性变形，即提高塑性变形量而减少弹性变形量，一定程度上降低了自锁螺母与外螺纹件之间的锁紧力矩，避免自锁螺母在与外螺纹件连接时报废。同时，本发明的方法，变径螺纹段更容易使收口端扩张，不会造成外螺纹件磨损，不会出现需要多个外螺纹件顶开收口端的情况，避免工件浪费，也提高了装配效率。而且，由于外螺纹件直接由收口端旋入，与现有技术中需要将外螺纹件由远离收口端的一端完全旋出自锁螺母收口端的方式相比，本发明中的变径螺纹段并不需要旋出自锁螺母远离收口端的一端，减少了外螺纹件与自锁螺母之间旋拧的周数，进一步提高装配效率。

进一步地，为了让变径螺纹段前段的螺纹起到引导的作用，所述小径端的螺纹大径大于所述螺纹孔收口端的螺纹小径，以使变径螺纹段的靠近前端的螺纹部分与收口端位置的螺纹配合，并引导变径螺纹段旋入自锁螺母内。

进一步地，所述变径螺纹段为锥形段，当变径螺纹段旋入自锁螺母内后，变径螺纹段与螺纹孔之间形成从前向后逐渐变小的间隙。

进一步地，所述螺纹孔的收口为椭圆形口、方形口或者三角形口。

进一步地，为了减少变径螺纹段与自锁螺母之间的磨损力，变径螺纹段表面涂覆有二硫化钼润滑脂。

进一步地，为了提高自锁螺母本身的塑性，进一步提高自锁螺母与外螺纹件连接时发生的塑性变形，加工自锁螺母过程中，在自锁螺母收口后，对自锁螺母进行退火处理。

一种自锁螺母组件，包括：

自锁螺母，内部具有螺纹孔，螺纹孔的一端为收口端；

外螺纹件，包括用于由收口端旋入自锁螺母中与螺纹孔配合的变径螺纹段，定义旋入自锁螺母的一端为前端，所述变径螺纹段的螺纹中径由前端向后端逐渐增大，所述变径螺纹段的前端为小径端，后端为大径端，所述小径端的螺纹大径不大于所述螺纹孔收口端的螺纹大径，所述大径端的螺纹大径大于所述螺纹孔收口端的螺纹大径，在变径螺纹段旋入设定深度时自锁螺母的收口端扩张，实现自锁螺母与外螺纹件锁紧。

有益效果是：本发明中的自锁螺母组件，在外螺纹件上设置螺纹中径逐渐增大的变径螺纹段，然后将变径螺纹段从自锁螺母的收口端旋入，由于变径螺纹段的小径端的螺纹大径不大于所述螺纹孔收口端的螺纹大径，所述大径端的螺纹大径大于所述螺纹孔收口端的螺纹大径，这样在变径螺纹段开始伸入收口端时，自锁螺母与外螺纹件之间并不会产生锁紧力矩，便于后面螺纹中径较大的部分向后旋入，直到变径螺纹段旋入一定深度，自锁螺母的收口端才会向外扩张变形，实现自锁螺母与外螺纹件之间的锁紧。本发明中的自锁螺母组件与现有技术相比，可以通过控制变径螺纹段旋入深度来控制自锁螺母的收口端扩张变形量，这种方式更容易让自锁螺母发生塑性变形，即提高塑性变形量而减少弹性变形量，一定程度上降低了自锁螺母与外螺纹件之间的锁紧力矩，避免自锁螺母在与外螺纹件连接时报废。同时，本发明中变径螺纹段更容易使收口端扩张，不会造成外螺纹件磨损，不会出现需要多个外螺纹件顶开收口端的情况，避免工件浪费，也提高了装配效率。而且，由于外螺纹件直接由收口端旋入，与现有技术中需要将外螺纹件由远离收口端的一端完全旋出自锁螺母收口端的方式相比，本发明中的变径螺纹段并不需要旋出自锁螺母远离收口端的一端，减少了外螺纹件与自锁螺母之间旋拧的周数，进一步提高装配效率。

进一步地，为了让变径螺纹段前段的螺纹起到引导的作用，所述小径端的螺纹大径大于所述螺纹孔收口端的螺纹小径，以使变径螺纹段的靠近前端的螺纹部分与收口端位置的螺纹配合，并引导变径螺纹段旋入自锁螺母内。

进一步地，所述变径螺纹段为锥形段，当变径螺纹段旋入自锁螺母内后，变径螺纹段与螺纹孔之间形成从前向后逐渐变小的间隙。

进一步地，所述螺纹孔的收口为椭圆形口、方形口或者三角形口。

附图说明

图1为现有技术中自锁螺母的结构示意图；

图2为本发明一种降低自锁螺母锁紧力矩的自锁螺母组件的结构示意图；

图3为图2中外螺纹件的结构示意图；

图4为图2中自锁螺母与外螺纹件之间的受力示意图；

图中：01、收口部分；02、螺纹孔；03、收口端；1、自锁螺母；11、收口部分；12、螺纹孔；13、收口端；2、外螺纹件；21、变径螺纹段；211、小径端；212、大径端。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，可能出现的术语如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，术语如“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”等限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

本发明中一种降低自锁螺母锁紧力矩的锁紧螺母组件的具体实施例1：如下图2-4所示，该自锁螺母组件包括自锁螺母1和外螺纹件2，自锁螺母1具有收口部分11，自锁螺母1内具有螺纹孔12，螺纹孔12在收口部分11位置处的螺纹中径是逐渐变化的，进而在螺纹孔12的一端形成收口端13，也即，螺纹孔12的一端孔口为收口。本实施例中，螺纹孔12的收口为椭圆形口，其他实施例中，螺纹孔12的收口可以为方形口或者三角形口。

本实施例中，所述外螺纹件2为螺栓。所述外螺纹件2包括变径螺纹段21，变径螺纹段21位于外螺纹件2的端部，构成外螺纹件2的端头部分，变径螺纹段21的螺距和外螺纹件2的螺距相适配，保证变径螺纹段21能够旋入自锁螺母1与螺纹孔12螺纹配合。为了便于表述，这里定义外螺纹件2的旋入自锁螺母1的一端为前端，变径螺纹段21为外螺纹件2的前端头，所述变径螺纹段21的螺纹中径由前端向后端逐渐增大。变径螺纹段21前端的直径大于后端的直径，即前端为小径端211，后端为大径端212，所述小径端211的螺纹大径小于所述螺纹孔12收口端13的螺纹大径，所述大径端212的螺纹大径大于所述螺纹孔12收口端13的螺纹小径。

当需要将外螺纹件2旋入自锁螺母1时，将变径螺纹段21的前端从自锁螺母1的收口端13旋入，在变径螺纹段21开始伸入收口端13时，由于小径端211的螺纹大径小于所述螺纹孔12收口端13的螺纹大径，小径端211与外螺纹件2之间并不会产生锁紧力矩，便于后面螺纹中径较大的部分向后旋入。如下图4所示，Fn为外螺纹件2的外螺纹对自锁螺母1的内螺纹施加的垂直于螺纹斜面的正压力，Fr为外螺纹件2的外螺纹与自锁螺母1的内螺纹之间滑动的摩擦力，F为Fn和Fr的合力。变径螺纹段21开始伸入收口端13时，Fn和Fr均比较小，外螺纹件2与自锁螺母1之间不会产生锁紧力矩。随着变径螺纹段21旋入，Fn和Fr增大，F增大，直到变径螺纹段21旋入设定深度时，自锁螺母1的收口端13才会向外扩张变形，实现自锁螺母1与外螺纹件2锁紧。

本发明中，通过控制变径螺纹段21的旋入深度，可以控制自锁螺母1收口部分11的扩张量，这样更容易让自锁螺母1发生塑性变形，提高塑性变形量而减少弹性变形量，一定程度上降低了自锁螺母1与外螺纹件2之间的锁紧力矩，且不会造成自锁螺母1牙型破坏及牙底微裂纹的产生。同时，本发明中，变径螺纹段21从收口端13旋入，变径螺纹段21并不需要旋出自锁螺母1远离收口端13的一端，减少了外螺纹件2与自锁螺母1之间旋拧的周数，操作简单，提高装配效率。

本实施例中，变径螺纹段21为锥形段，当变径螺纹段21旋入自锁螺母1内后，变径螺纹段21与螺纹孔12之间形成从前向后逐渐变小的间隙。另外，所述小径端211的螺纹大径大于所述螺纹孔12收口端13的螺纹小径，以使变径螺纹段21的靠近前端的螺纹部分与收口端13位置的螺纹配合，并引导变径螺纹段21旋入自锁螺母1内，方便后面中径较大的螺纹进行到自锁螺母1内，以对自锁螺母1收口部分11进行扩张。

作为本发明一种降低自锁螺母锁紧力矩的锁紧螺母组件的另一种实施例，与实施例1不同的是，实施例1中的变径螺纹段21是锥形，螺纹中径呈线性变化，而本实施例中螺纹中径的变化率可以逐渐减少或者增大。

作为本发明一种降低自锁螺母锁紧力矩的锁紧螺母组件的另一种实施例，与实施例1不同的是，小径端211的螺纹大径可以等于所述螺纹孔12收口端13的螺纹大径。

作为本发明一种降低自锁螺母锁紧力矩的锁紧螺母组件的另一种实施例，与实施例1不同的是，小径端211的螺纹大径可以小于螺纹孔12收口端13的螺纹小径。

作为本发明一种降低自锁螺母锁紧力矩的锁紧螺母组件的另一种实施例，与实施例1不同的是，螺纹孔12在收口端13位置的截面形状为方形或三角形。

作为本发明一种降低自锁螺母锁紧力矩的锁紧螺母组件的另一种实施例，与实施例1不同的是，外螺纹件2为螺柱或者双头螺杆。

本发明一种降低自锁螺母锁紧力矩的方法，该方法采用的自锁螺母组件与上述各实施例中的自锁螺母组件相同，如图2-4所示，为了避免内容重复，不再赘述。

该方法包括的步骤是：将外螺纹件2的变径螺纹段21由自锁螺母1的收口端13旋入自锁螺母1的螺纹孔12内，直到自锁螺母1的收口端13扩张，实现自锁螺母1与外螺纹件2锁紧。在变径螺纹段21旋入设定深度时自锁螺母1的收口端13扩张。

另外，自锁螺母1加工过程中，自锁螺母1因收口而经过热处理，其硬度较高、塑性低，为了提高自锁螺母1本身塑性，本发明中的自锁螺母1在收口后进行退火处理，降低自锁螺母1强度和硬度，提高塑性变形能力。为保证变形螺纹段螺纹的耐用性，降低外螺纹件2的磨损，变形螺纹段的螺纹表面涂覆有二硫化钼润滑脂。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种降低自锁螺母锁紧力矩的方法，其特征在于，该方法包括的步骤是：将外螺纹件（2）的变径螺纹段（21）由自锁螺母（1）的收口端（13）旋入自锁螺母（1）的螺纹孔（12）内，直到自锁螺母（1）的收口端（13）扩张，实现自锁螺母（1）与外螺纹件（2）锁紧；定义外螺纹件（2）旋入自锁螺母（1）的一端为前端，所述变径螺纹段（21）的螺纹中径由前端向后端逐渐增大，变径螺纹段（21）的前端为小径端（211），后端为大径端（212），所述小径端（211）的螺纹大径不大于所述螺纹孔（12）收口端（13）的螺纹大径，所述大径端（212）的螺纹大径大于所述螺纹孔（12）收口端（13）的螺纹大径。

2.根据权利要求1所述的降低自锁螺母锁紧力矩的方法，其特征在于，所述小径端（211）的螺纹大径大于所述螺纹孔收口端（13）的螺纹小径，以使变径螺纹段（21）的靠近前端的螺纹部分与收口端（13）位置的螺纹配合，并引导变径螺纹段（21）旋入自锁螺母（1）内。

3.根据权利要求2所述的降低自锁螺母锁紧力矩的方法，其特征在于，所述变径螺纹段（21）为锥形段，当变径螺纹段（21）旋入自锁螺母（1）内后，变径螺纹段（21）与螺纹孔（12）之间形成从前向后逐渐变小的间隙。

4.根据权利要求1或2或3所述的降低自锁螺母锁紧力矩的方法，其特征在于，所述螺纹孔（12）的收口为椭圆形口、方形口或者三角形口。

5.根据权利要求1或2或3所述的降低自锁螺母锁紧力矩的方法，其特征在于，变径螺纹段（21）表面涂覆有二硫化钼润滑脂。

6.根据权利要求1或2或3所述的降低自锁螺母锁紧力矩的方法，其特征在于，加工自锁螺母（1）过程中，在自锁螺母（1）收口后，对自锁螺母（1）进行退火处理。

7.一种自锁螺母（1）组件，其特征在于，包括： 自锁螺母（1），内部具有螺纹孔（12），螺纹孔（12）的一端为收口端（13）； 外螺纹件（2），包括用于由收口端（13）旋入自锁螺母（1）中与螺纹孔（12）配合的变径螺纹段（21），定义旋入自锁螺母（1）的一端为前端，所述变径螺纹段（21）的螺纹中径由前端向后端逐渐增大，所述变径螺纹段（21）的前端为小径端（211），后端为大径端（212），所述小径端（211）的螺纹大径不大于所述螺纹孔（12）收口端（13）的螺纹大径，所述大径端（212）的螺纹大径大于所述螺纹孔（12）收口端（13）的螺纹大径，在变径螺纹段（21）旋入设定深度时自锁螺母（1）的收口端（13）扩张，实现自锁螺母（1）与外螺纹件（2）锁紧。

8.根据权利要求7所述的自锁螺母（1）组件，其特征在于，所述小径端（211）的螺纹大径大于所述螺纹孔收口端（13）的螺纹小径，以使变径螺纹段（21）的靠近前端的螺纹部分与收口端（13）位置的螺纹配合，并引导变径螺纹段（21）旋入自锁螺母（1）内。

9.根据权利要求8所述的自锁螺母（1）组件，其特征在于，所述变径螺纹段（21）为锥形段，当变径螺纹段（21）旋入自锁螺母（1）内后，变径螺纹段（21）与螺纹孔（12）之间形成从前向后逐渐变小的间隙。

10.根据权利要求7或8或9所述的自锁螺母（1）组件，其特征在于，所述螺纹孔（12）的收口为椭圆形口、方形口或者三角形口。

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