CN209146114U - 一种止动垫圈与环槽螺母组成的防松螺栓组 - Google Patents

Abstract

一种止动垫圈与环槽螺母组成的防松螺栓组，利用止动垫圈的直立外牙与环槽螺母的楔形槽面相互作用，在螺纹副预紧时，除了轴向预紧力外，多增加了一个径向作用力，形成螺纹副间更大的压力和摩擦力。同时还因为外牙与楔形槽面相互作用，又增加了一个附加的摩擦作用点，增加附加的压力和摩擦力，提高了总的摩擦力极限值，总摩擦力极限值远大于普通预紧螺栓所产生的摩擦力极限值，其防松效果更好，可以防止螺纹副相对转动。可靠性、实用性好，可以用在剧烈冲击、震动、交变载荷，或温度变化大的场合，有效减少对螺纹联接的维护、检修，提高设备利用的安全性、利用率。

Description

一种止动垫圈与环槽螺母组成的防松螺栓组

技术领域

本实用新型属于机械工程螺纹联接防松领域，涉及一种能够充分利用摩擦防松，防止螺纹联接松动，提高联接效果，减少螺纹联接的维护、检修的一种止动垫圈与环槽螺母组成的防松螺栓组。

背景技术

各种机器及部件在连接装配中离不开联接件。联接件的数量大约占机械零件总数量的60%，其中螺纹联接是机械联接中使用最常见的形式，具有结构简单、连接可靠、装拆方便等优点，给机械工业带来了方便。但是，它有一个不可避免的弱点，在剧烈冲击、震动或变载荷作用下，或当温度变化大时，螺纹联接有可能松动，甚至完全脱开。在现实生活中因为螺纹联接松动产生的产品故障、机器失效、解体，甚至造成机毁人亡的事例屡见不鲜。因此如何保证螺纹联接的可靠性，防止螺纹联接松动，是有效保证产品质量，提高产品可靠性的重要方面，螺纹防松问题已经成为亟需解决的实际技术问题。

为解决联接件的松脱问题，从螺纹联接件诞生开始，世界上许多国家的科学家和工程师作了大量的试验和研究。

防松的方法很多，按工作原理的不同，防松方法分为摩擦防松、机械防松等。此外还有一些特殊的防松方法，例如对螺纹铆焊、冲点防松、在螺纹副间涂粘接剂防松等。

摩擦防松是应用最广的一种防松方式，这种方式在螺纹副之间产生一不随外力变化的正压力，以产生可以阻止螺纹副相对转动的摩擦力。这种正压力可通过轴向或同时两向压紧螺纹副来实现。如采用弹性垫圈、双螺母、自锁螺母和尼龙嵌件防松螺母等。这种防松方式对于螺母的拆卸比较方便，但在冲击、振动和变载荷的情况，一开始螺栓会因松弛导致预紧力下降，随着振动次数的增加，预紧力逐渐减小，最终将会导致螺母松脱、螺纹联接失效。

第二种方式是机械防松。是用止动件直接限制螺纹副的相对转动。如采用开口销、串连钢丝和止动垫圈等。这种方式造成拆卸不方便。

发明内容

螺栓联接防松的根本问题在于防止螺纹副的相对转动。摩擦防松要防止螺纹副的相对转动，就必须设法增大螺纹副间的压力和摩擦力，或者同时增加摩擦作用点，增加附加的摩擦力，提高总的摩擦力极限值，才能防止螺纹副相对转动。

当材料一定后，摩擦系数就已不可再改变，惟有提高螺纹副间的相互作用力或者增加摩擦作用点数量。

螺纹预紧后，通常只受单一的轴向预紧力的作用，预紧力通常为材料屈服强度σs的50～70%，最大不能超过80%，限制了通过提高预紧力来提高螺纹副间的摩擦力。如果我们能够在横向加上一个外力，该横向外力与轴向预紧力的合力就远大于单一的轴向预紧力，形成的螺纹副间的压力和摩擦力也就更大，就可以防止螺纹副相对转动。

本实用新型就是利用一种止动垫圈与环槽螺母使螺纹预紧时，不仅受到正常的轴向预紧力作用，同时还受到一个横向外力的作用，形成螺纹副间更大的压力和摩擦力。同时还增加了一个附加的摩擦作用点，增加附加的摩擦力，提高总的摩擦力极限值，防止螺纹副相对转动。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案：

一种止动垫圈与环槽螺母组成的防松螺栓组，其特征是：包括止动垫圈、环槽螺母、螺栓；所述止动垫圈用板材弹性材料制成，有一个内牙，至少一个外牙；内牙沿径向向内圆凸起，安装时嵌入螺栓杆牙槽；外牙位于垫圈外缘，直立，与垫圈端面垂直，圆弧状，每个外牙弧长所对应的圆心角小于30°；所述环槽螺母的端面一端为平整面，另一端面沿周向有一圈楔形环槽；楔形环槽截面为直角梯形，里直外斜，楔形外槽面呈楔形向槽底轴心收敛；槽深大于止动垫圈的外牙高，止动垫圈外牙位置位于外槽面的轴向投影区域内。

一种止动垫圈与环槽螺母组成的防松螺栓组的操作方法，其特征是：使用时，将止动垫圈套上螺杆，内牙嵌入螺栓杆牙槽中，外牙指向螺栓杆的螺母旋入端；再将螺母的槽面端与止动垫圈相对，旋入螺杆，直到螺母将止动垫圈旋紧，达到规定最大预紧力为止停止旋紧。

本实用新型的有益效果是，利用止动垫圈的直立外牙与环槽螺母的楔形槽面相互作用，在螺纹副预紧时，除了轴向预紧力外，多增加了一个径向作用力，形成螺纹副间更大的压力和摩擦力。同时还因为外牙与楔形槽面相互作用，又增加了一个附加的摩擦作用点，增加附加的压力和摩擦力，提高了总的摩擦力极限值，总摩擦力极限值远大于普通预紧螺栓所产生的摩擦力极限值，其防松效果更好，可以防止螺纹副相对转动。可靠性、实用性好，可以用在剧烈冲击、震动、交变载荷，或温度变化大的场合，有效减少对螺纹联接的维护、检修，提高设备利用的安全性、利用率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的联接装配轴向剖面示意图。

图2是止动垫圈的俯视图。

图3是止动垫圈俯视图的A－A剖面图。

图4是环槽螺母轴向剖面图。

图5是环槽螺母的斜面为波纹状时的环槽端面正视图。

图6是具有3个直立外牙的止动垫圈的俯视图。

图中：1．止动垫圈　　 2．直立外牙　　　　3．内牙

4．螺栓　　　　 5．螺栓杆牙槽　　　6．环槽螺母

7．楔形环槽　　 8．被联接工件1　　 9．被联接工件2

10．楔形环槽波纹状斜面。

具体实施方式

在图1实施例中，一种止动垫圈与环槽螺母组成的防松螺栓组，包括止动垫圈(1)、环槽螺母(6)、螺栓(4)。所述止动垫圈(1)用薄板弹性材料制成，有一个内牙(3)，一个外牙(2), 外牙弧长所对应的圆心角小于20°；内牙(3)沿径向向内圆凸起；外牙位(2)于垫圈(1)外缘，直立，与垫圈(1)端面垂直；螺栓杆(4)上开有牙槽(5)，止动垫圈(1)的内牙(3)嵌入牙槽(5)中，保证止动垫圈(1)与螺栓杆(4)不产生相对转动。所述环槽螺母(6)的端面一端为平整面，另一端面沿周向有一圈楔形环槽(7)，楔形环槽(7)截面为直角梯形，里直外斜，楔形外槽面呈楔形向槽底轴心收敛；槽深大于止动垫圈(1)的外牙(2)高，止动垫圈外牙(2)位置位于外槽面的投影区域内。螺栓的螺纹杆(4)上开有牙槽(5)。

使用时，将止动垫圈套(1)上螺杆(4)，内牙(3)嵌入螺栓杆牙槽(5)中，外牙(2)指向螺栓杆(4)的螺母旋入端；再将螺母(6)的槽面端与止动垫圈(1)相对，旋入螺杆(4)。螺母(6)不断旋转，楔形槽面(7)也逐渐下移，止动垫圈的直立外牙(2) 逐渐旋入环槽(7)，逐渐与楔形槽面接触发生相互作用。因为楔形槽面向轴心收敛，收敛槽面压迫直立外牙(2)产生弹性变形向内倾斜，直立外牙(2)反作用给螺母一个横向力。螺母(6)越往下旋，直立外牙(2)的弹性变形越大，外牙(2)与螺母(6)的相互作用力也越大。当螺母(6)将止动垫圈(1)旋紧，达到规定最大预紧力时，横向力也最大。

此时的螺纹副除了轴向预紧力外，又多了一个径向作用力，形成螺纹副间更大的压力和摩擦力。同时还因为外牙与楔形槽面相互作用，又增加了一个附加的摩擦作用点，增加附加的摩擦力，提高了总的摩擦力极限值，总摩擦力极限值远大于普通预紧螺栓所产生的摩擦力极限值，其防松效果也就更好，就可以防止螺纹副相对转动。

环槽螺母(6)的斜面可以做成由连续弧面构成的波纹形状，有利螺母(6)旋紧后直立外牙(2)与波纹弧面(10)嵌合相扣。嵌合相扣作用和相邻圆弧凹面的缘棱对直立外牙(2)的滑动有很强的机械阻碍作用，更加锁紧了螺纹副，避免螺纹副相对转动。

环槽螺母(6)因为环槽(7)有存在，改善了螺母(6)、螺杆(4)螺纹的受力状态，螺母(6)与螺栓(4)的变形趋于一致，螺母(6)的螺牙变形量与螺栓(4)的变形量一致，受力均匀，可以提高螺栓(4)的疲劳强度40%。

Claims (1)

1.一种止动垫圈与环槽螺母组成的防松螺栓组，其特征是：包括止动垫圈、环槽螺母、螺栓；所述止动垫圈用板材弹性材料制成，有一个内牙，至少一个外牙；内牙沿径向向内圆凸起，安装时嵌入螺栓杆牙槽；外牙位于垫圈外缘，直立，与垫圈端面垂直，圆弧状，每个外牙弧长所对应的圆心角小于30°；所述环槽螺母的端面一端为平整面，另一端面沿周向有一圈楔形环槽；楔形环槽截面为直角梯形，里直外斜，楔形外槽面呈楔形向槽底轴心收敛；槽深大于止动垫圈的外牙高，止动垫圈外牙位置位于外槽面的轴向投影区域内。