CN115614368A - 带有反锁环的防松螺母 - Google Patents

Abstract

带有反锁环的防松螺母，属于机械领域。其结构包括：主螺母、锁紧螺母组件；而锁紧螺母组件又包括：备紧螺母、反锁环；而在备紧螺母上加工有轴对称分布的环形凸凹部位，用来容纳及嵌合约束反锁环上的，轴对称分布的，环形凸凹部位，不能轴向脱出而能使得反锁环绕着轴线方向相对于备紧螺母转动；使用时先手持主螺母的主螺母的外柱面，将主螺母旋入丝杠直至靠紧被紧固的物件表面，再将锁紧螺母组件旋入丝杠，直至锁紧螺母组件的备紧螺母的端面靠紧主螺母后，将反锁环沿着旋紧并使得反锁环的螺纹与主螺母的对应螺纹旋紧，这样就可以使得主螺母与备紧螺母之间的接触端面靠紧；可以广泛适用于各种对紧固安全性加高要求的领域中。

Description

带有反锁环的防松螺母

[技术领域]

本发明属于机械技术领域，确切的讲是利用斜契原理的防松动螺栓及螺母。

[背景技术]

螺母、螺栓之间的防松往往是由弹簧垫、双叫紧螺母、顶丝及劈销钉等常规方式。但无外部器件的防松螺母是由Hard Lock创始人若林克彥自己设计研发的，第一个版本称为“U螺母”，使用板簧卡住螺丝钉螺纹的方法，让螺母保持牢固，不会松动。但是第一代产品有些小问题，就是装配在挖掘机和打桩机上的U螺母，因为震动太大而出现了松动的现象。若林克彥又设计了他的第二代产品，现在市面上都是第二代产品(即哈德洛克螺母)。

哈德洛克螺母防松动原理：首先这种螺母是成对配套使用的，分为凹状螺母和凸状螺母，安装时注意顺序，凸状螺母在下方先装，凸状螺母制造时采用的偏心锥面加工，凹状螺母在上方后装，凹状螺母是非偏心的锥面加工，当两个凸凹螺母拧在一起，凸状螺母偏心锥面的外侧与凹状螺母非偏心的锥面的局部实现紧配合，就像螺母中插入楔子一样，摩擦力矩极大，从而实现了防松动的效果。Hard Lock螺母成功后，市面上出现大量Hard Lock螺母仿造品。公司创始人若林克彦却在公司网站上发布了Hard Lock螺母的设计图纸，并仔细讲解了Hard Lock螺母的原理和制作过程。虽然模仿者很多，但成功者几乎没有，这就是技术的关键。原因在于发明这样结构的螺母不难，难的是需要在使用中不断地改进。从这家公司的设立到日本最大铁路公司的全面使用，公司创始人用了近20年的时间。这20年中他们不断的技术改进，才使HardLock螺母成了世界上唯一绝不松动的螺母。

哈德洛克公司在其官网上特别注明：本公司常年积累的独特技术和诀窍，对不同尺寸和材质有不同的对应偏心量，这是Hard Lock螺母无法被模仿的关键所在。(写到这里想到前几天写的一篇文章，制造真空蒸镀机的日本Canon Tokki公司，也仅仅300人却垄断市场)。Hard Lock螺母不仅在日本，甚至在全世界得到广泛应用，Hard Lock螺母已被澳洲、英国、波兰、中国、韩国的铁路所采用，台湾新干线自从采用Hard Lock螺母也保持运行以来无人身事故的纪录。除铁路以外，日本的世界最长吊桥“明石海峡大桥”、世界最高的自立式电波塔“东京晴空塔”、美国的太空梭发射台、海洋钻探机等国內外许多国家和地区，都采用了Hard Lock螺母。

除了Hard Lock螺母，再介绍三款防松动的零件。

第一种是瑞典马尔默公司设计开发的—洛帝牢X系列防松垫圈，利用一个独特的多功能设计，以提供最高的安全性。新的夹芯复合材料技术，结合洛帝牢楔形效果解决方案(阻止自发松动)和一个特别的弹性效果(用于弥补因为松弛造成的预紧力损失)，可让连接元件可抵挡住自发螺栓松动和松弛，大大给予了额外的安全感。在铁轨上或铁轨附近，每当列车驶过就会引起抖动和振动。Nord-Lock X-系列防松垫圈将楔形制锁原理及弹性效应相结合，可有效地防止沉降和松弛引起的松脱。

第二种是中国唐氏螺栓，它兼容两种不同旋向的螺母，把右旋螺母的退松力直接转变成左旋螺母的拧紧力，将两个相对的力转化为相助相融。唐氏螺纹紧固件在联接时，使用两只不同旋向的螺母：工作支承面上的螺母称为紧固螺母，非支承面上的螺母称为锁紧螺母。使用时先将紧固螺母预紧，然后再将锁紧螺母预紧。在振动、冲击的情况下，紧固螺母会发生松动的趋势，由于紧固螺母的松退方向是锁紧螺母的拧紧方向，锁紧螺母的拧紧恰恰阻止了紧固螺母的松退，导致紧固螺母无法松动。

第三种是深圳自紧王科技研发的自紧螺母，它仅需一个螺母和一个垫圈就轻松解决所有问题(与洛帝牢X系列防松垫圈出于同一原理)，在用材、工艺、精密度要求上全无顾忌，高中低螺丝螺母皆能生产。中国自锁螺母原理：利用螺母和垫片之间的螺旋面吻合结构，实现了自紧力理论的运用，并以特定的抬升角，完全达到防松脱的作用，使其只能拧紧不能松脱，而要松开螺母必须拧转垫片才能实现。中国自紧螺母因端面设计成多截螺旋面支撑结构，不仅增加了联结副的稳定性，同时也彻底终止了螺母拧紧后应力大多集中在第一、二个齿牙上的传统紧固件的缺失，从而使应力均匀分布，不但大大提升了螺母和螺杆的承载力，而且也降低了内外螺纹的损伤程度。

已有的斜契工作原理也是本发明的背景技术部分:斜契原理的重要组成部分是斜面：斜面是简斜面单机械的一种，可用于克服垂直提升重力G的困难。利用斜面将物体提升到一定高度时，力的作用距离和力的大小都取决于斜面的倾角。物体与斜面间摩擦力f很小时，可达到很高的效率。

斜面设计：同一水平面成向上倾斜角度的平面。沿垂线向上举物体费力，若把物体放在斜面上，沿斜面往上推或拉就可以省力。设重量为W的物体放在升角为α的斜面AB上。当物体静止或做匀速直线运动时，若不考虑摩擦，则由静力学平衡条件可知重力W、沿斜面的拉力F和斜面的法向反力N构成一封闭力三角形F＝Wsinα。因F为输入力，W为输出力，所以斜面的机械益＝W/F＝1/sinα＝s/h。这就是斜面原理：输出力同输入力之比等于直角三角形ABC中的斜边同一直角边之比。因s>h，所以斜面的机械效率小于1。盘山公路、物料运输机中的斜面传送带等就是斜面原理的具体应用。

斜面特点：斜面与平面的倾角越小，斜面较长，则省力，但费距离，机械效率低。斜面与平面的倾角越大，斜面较短，则费力，但省距离，机械效率高。以斜面装置拉动滑车至高处的施力，比直接吊起滑车至高处的施力要小，也就是说，斜面可以用较小的力将物体台至高处。斜面愈长或斜面高愈短即斜角愈小，则愈省力。斜面的应用:日常生活中有很多事物应用斜面的原理而达到省力的目的，如楼梯、蜿蜒而上的山路等。若将两个斜面结合在一起，则形成一种称为楔(或称为劈)的简易机器。楔在切割并分裂东西非常有用。刀、斧及人类门牙均为楔的例子。

通用螺母的成形工艺也是本发明的背景技术部分:已有的工艺流程为：作业流程：1、切断：由剪刀模与剪刀配合，将线材切成所需胚料。2、一冲：由前冲模、冲程模、后冲棒配合，将变形不平的切断坯料加以整形，并由后冲棒将坯料推出。3、二冲：翻转夹将坯料从一冲夹至二冲，更进一步将坯料整形，并加强第一冲的压平与饱角作用，之后由后冲棒将坯料推出。4、三冲：翻转夹将坯料从二冲夹至三冲，由前冲模、冲程模、后冲棒配合，再次将坯料进行挤压，以使下冲能完全成形，之后由后冲棒将坯料推出。5、四冲：翻转夹将坯料从三冲夹至四冲，由前冲模、冲程模、后冲棒配合，将螺帽完全成形，并且以控制铁屑的厚度来调整螺母的厚度，之后由后冲棒将坯料推出。6、五冲：翻转夹将坯料从四冲夹至五冲，由前冲模、脱料盘配合，将完全成型的坯料进行冲孔，并使冲断的铁屑进入打孔模下仁，而最终完成螺母的成型。螺母的头部标记也在此过程形成。7、攻牙：攻牙即是将已成型的螺母，利用丝攻攻丝，形成所需螺纹。螺母的生产流程：1、8级以下螺母a、盘元→酸洗→抽线→成型→攻牙→表面处理→包装b、热镀锌：盘元→酸洗→抽线→成型→热镀锌→攻牙→包装2、8级螺母盘元→退火→盘元→酸洗→抽线→成型→攻牙→表面处理→包装3、公制10、12级，英制五级以上螺母盘元→退火→盘元→酸洗→抽线→成型→攻牙→热处理→表面处理→包装。

[发明内容]

本发明的目的：利用金属材料的微量的变形缓冲来制造防松螺母，以增加“反锁环”来双向的链接2个靠紧的螺母对，在安全性上改进了日本的Hard Lock偏心螺母。

本发明针对已有技术的不足：尤其是针对日本Hard Lock偏心螺母的缺陷进行改型，总体来看，日本Hard Lock偏心螺母堪称完美，可制造性、互换等都很好。但缺点在于：对螺杆的一致性提出过高的要求，因为锥面形状的任何微小的尺寸偏差将带来摩擦锥面结合部位的面积及安装后的凸凹螺母对的靠近程度的较大差异，导致在同样的预紧力矩下的防松锁紧力矩的较大差异，这也就是为什么Hard Lock偏心螺母不易被仿制的原因之一！本发明在轴向靠紧的全螺纹受力的基础上，大大放宽对丝杠加工精度的要求，引入反方向螺旋的“反锁环”，将2个靠紧的螺母对高摩擦性的紧固；无论外力使得主螺母向那个方向转动，2个螺母之间的挤压所获得的防松脱力矩大大的增加了。

本发明是通过以下技术方案来实现上述目的:

本发明的反锁环的防松螺母包括：主螺母、锁紧螺母组件；而锁紧螺母组件又包括：备紧螺母、反锁环；而在备紧螺母上加工有(轴对称分布的)环形凸凹部位，用来容纳及(嵌入)约束反锁环上的(轴对称分布的)环形凸凹部位，不能轴向脱出而能使得反锁环绕着轴线方向相对于备紧螺母转动；主螺母、锁紧螺母组件的与螺杆配合的内螺纹都是的右或左旋螺纹；反锁环与主螺母的柱状左旋螺纹面配合部位之间加工有左或右旋螺纹，保持与主螺母、锁紧螺母组件的内螺纹的旋向相反；反锁环与主螺母的之间只有螺纹之间的受力接触(螺纹之间的旋紧力是产生轴向力的主要原因)。

使用方法如下：先手持主螺母的主螺母(外)柱面，将主螺母旋入丝杠直至靠紧被紧固的物件表面，再将锁紧螺母组件旋入丝杠，直至锁紧螺母组件的备紧螺母的端面靠紧主螺母后，将反锁环沿着旋紧并使得反锁环的螺纹与主螺母的对应螺纹旋紧，这样就可以使得主螺母与备紧螺母之间的接触端面靠紧。

进一步：备紧螺母与反锁环之间的容纳及嵌入约束指的是：在备紧螺母与反锁环的柱状表面部位加工有用于相互嵌入的凸凹构造，备紧螺母是凸构造时反锁环就是凹构造，反之备紧螺母是凹构造时反锁环就是凸构造，构造的走向是沿着圆周方向，使得彼此相互嵌合后备紧螺母与反锁环之间相互绕着共同的轴线转动。

进一步：备紧螺母的构造是一体化构造或分体化构造；分体化构造是将备紧螺母的两端的相对大直径部位的至少1端分立加工，然后在装入反锁环之后，再将2个部分通过紧配、或焊接、或铆接、或螺丝链接，组合在一起。

本发明的有益效果在于:牢固、可靠；并使得螺母对处于物理学势井型当中，具有更加牢固的防松动效果，且生产工艺简单，在稳定整体防松摩擦力矩的前提下，六角斜契螺母相对转动固定角度，停留在六角面互相对齐的状态，美观大方。

[附图说明]

以下结合附图就较佳实施例对本发明作进一步说明：

图1带有反锁环的防松螺母的基础构造示意图。

图2组成防松螺母的锁紧螺母组件、主螺母构造示意图。

图3锁紧螺母组件的制造工艺示意图。

图4一种改性的防松螺母的构造示意图。

图5改性的防松螺母的构造示意图。

标号说明：

(1)锁紧螺母组件

(2)备紧螺母

(3)反锁环

(4)，(12)，(18)左旋螺纹

(5)约束环槽

(6)反锁螺纹结合状态

(7)，(8)，(20)箭头

(9)右旋螺纹

(10)主螺母

(11)柱状左旋螺纹面

(13)主螺母柱面

(14)螺杆

(15)，(16)过盈配合轴向纹理

(17)小直径柱面

(19)卡位螺纹

(21)限位环凸

(22)使用状态下的带有反锁环的防松螺母

(23)丝杠

[实施例证]

如图1所示：带有反锁环的防松螺母的基础构造包括：主螺母(10)、锁紧螺母组件(1)；而锁紧螺母组件(1)又包括：备紧螺母(2)、反锁环(3)组成，而备紧螺母(2)上加工有约束环槽(5)用来约束反锁环(3)的小直径柱面(17)部位，使得不能沿着轴线方向位移，只能绕着轴线方向转动；螺杆(14)与主螺母(10)、锁紧螺母组件(1)的配合螺纹都是常规的右旋螺纹(9)；反锁环(3)与主螺母(10)的柱状左旋螺纹面(11)配合面之间的转动配合部位加工有左旋螺纹(4)，(12)。

使用方法如下：先手持主螺母(10)的主螺母柱面(13)，将其旋入丝杠(23)直至靠紧被紧固的物件表面，再将锁紧螺母组件(1)旋入丝杠(23)直至靠紧主螺母(10)后，将反锁环沿着左旋方向旋紧(在开始接触时，适当同时左旋反锁环(3)就可以使得主螺母(10)与备紧螺母(2)之间的接触靠紧)；其左旋螺纹(4)，(12)之间结合，反锁螺纹结合状态(6)如所示。箭头(8)所指的就是紧固完成后的带有反锁环的防松螺母的状态。

如图2、图3、图4所示：

(其它未解释的标号，在对图1的解释中已经解释的标号，参见上段图1的说明)。

在图1说明的基础上，图2、图3、图4主要表达主螺母(10)与锁紧螺母组件(1)的结构细节，及锁紧螺母组件(1)的各部件的装配关系：锁紧螺母组件(1)的备紧螺母(2)分为2部分进行紧配组装而成，这2部分分别是：可以内孔带有粗糙过盈配合轴向纹理(15)的环状物件、带有限位环凸(21)、过盈配合轴向纹理(16)及卡位螺纹(19)的管状物件(通过紧压就可以使得，这2部分的过盈配合轴向纹理接触紧固)；反锁环(3)的小直径柱面(17)正好阻挡限位环凸(21)，使得反锁环(3)的左旋螺纹(18)在与主螺母的左旋螺纹结合时，主螺母(10)与备紧螺母(2)之间的接触靠紧；与丝杠(23)的配合是右旋螺纹(9)。

如图5所示：

在表达图2、图3、图4的基础上，图5中的使用状态下的带有反锁环的防松螺母(22)右边的局部剖面图清晰的表达防松螺母的紧固状态；卡位螺纹(19)的作用是与反锁环(3)的上部螺纹配合，使得反锁环(3)被固定住，免得在得主螺母与备紧螺母之间在旋入丝杠(23)接触靠紧前，反锁环掉落下来(卡位螺纹(19)不是必要构造，完全可以不被加工)；反锁环(3)在备紧螺母的凹陷中的轴向活动间隙的设定可以使螺距的1-6倍。

Claims (3)

1.带有反锁环的防松螺母，其特征就在于：结构包括：主螺母、锁紧螺母组件；而锁紧螺母组件又包括：备紧螺母、反锁环；而在备紧螺母上加工有轴对称分布的环形凸凹部位，用来容纳及嵌合约束反锁环上的，轴对称分布的，环形凸凹部位，不能轴向脱出而能使得反锁环绕着轴线方向相对于备紧螺母转动；主螺母、锁紧螺母组件的与螺杆配合的内螺纹都是的右或左旋螺纹；反锁环与主螺母的柱状左旋螺纹面配合部位之间加工有左或右旋螺纹，保持与主螺母、锁紧螺母组件的内螺纹的旋向相反；反锁环与主螺母的之间只有螺纹之间的受力接触；使用方法如下：先手持主螺母的主螺母的外柱面，将主螺母旋入丝杠直至靠紧被紧固的物件表面，再将锁紧螺母组件旋入丝杠，直至锁紧螺母组件的备紧螺母的端面靠紧主螺母后，将反锁环沿着旋紧并使得反锁环的螺纹与主螺母的对应螺纹旋紧，这样就可以使得主螺母与备紧螺母之间的接触端面靠紧。

2.根据权利要求1带有反锁环的防松螺母，所述备紧螺母与反锁环之间的容纳及嵌入约束指的是：在备紧螺母与反锁环的柱状表面部位加工有用于相互嵌入的凸凹构造，备紧螺母是凸构造时反锁环就是凹构造，反之备紧螺母是凹构造时反锁环就是凸构造，构造的走向是沿着圆周方向，使得彼此相互嵌合后备紧螺母与反锁环之间相互绕着共同的轴线转动。

3.根据权利要求1带有反锁环的防松螺母，所述备紧螺母的构造是一体化构造或分体化构造；分体化构造是将备紧螺母的两端的相对大直径部位的至少1端分立加工，然后在装入反锁环之后，再将2个部分通过紧配、或焊接、或铆接、或螺丝链接，组合在一起。

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