CN209724932U - 带棘齿弹性垫圈的双螺母防松动装置 - Google Patents

Abstract

带棘齿弹性垫圈的双螺母防松动装置主要用于螺栓螺母紧固件领域中紧固工件，主要由压紧螺母、锁紧螺母组件的锁紧体和旋转螺母及阻挡销、棘齿弹性垫圈组成，配以螺栓用于紧固工件，螺栓螺纹可单向也可正反双向，压紧螺母一端光面压紧工件，另一端开有棘轮槽面并与锁紧体开有棘轮槽端面一起通过棘齿弹性垫圈的两侧棘齿使三者连为一体，达到锁紧压紧螺母，使工件在高速和振动工况下不发生松动，旋转螺母用于解除棘齿对锁紧体端面上棘轮槽的约束，从而解除对压紧螺母的锁紧，这套装置优点在于锁紧可靠，装拆方便，可重复使用，易于加工，配对使用的螺栓螺纹可以不需专门加工，适用性强。

Description

带棘齿弹性垫圈的双螺母防松动装置

技术领域

本发明技术主要涉及在螺栓螺母紧固件领域中通过弹性垫圈连接用于紧固零件防止松动的一种带棘齿弹性垫圈的双螺母防松动装置。

背景技术

螺纹连接是各种机械联接的一种方式，其优点是连接可靠，可拆卸，易操作，易加工维修，在工程机械各方面得到广泛应用，不足之处是在具有运动，特别是在高速运动且伴有振动的场合，螺纹连接易产生松动、脱落使螺纹连接失效，为此出现各种用于防止螺纹松动的方法和结构，例如双螺母防松结构，主要是利用旋入螺栓的压紧螺母和锁紧螺母之间相互对顶拧紧使螺栓和螺母间的螺纹产生拉压变形，螺纹变形及两螺母压紧端面产生的摩擦扭矩阻止锁紧螺母反向旋转达到防止压紧螺母松动目的，由于外界振动会使两螺母间的压紧力瞬间减少或消失，螺纹变形会随之减少或消失，加之外界间断的反向转动力作用，锁紧螺母会产生间断的反向旋转，使锁紧螺母脱离压紧螺母而失去锁紧的作用，这种结构不宜在高速和具有较强振动场合使用；例如在螺母与工件间放置止动垫圈，通过止动垫圈翻边机械阻止压紧螺母转动达到防止松动目的，这种结构在拆装螺母时需辅助进行止动垫圈的翻边，同时由于止动垫圈翻边对螺母六角边要求，螺母锁紧对应的位置有限，且对工件结构有一定要求；中国专利申请号CN201155516Y公开的一种正反向螺纹自锁式螺杆螺母防松结构，由正反向双螺纹螺栓、正向螺纹螺母、反向螺纹锁母构成，正向螺纹螺母用于压紧工件，反向螺纹锁母用于锁紧正向螺纹螺母，防止这种结构发生松动主要是在两螺母对顶拧紧时两螺母螺纹与螺栓螺纹发生拉压变形时摩擦力及两螺母压紧面摩擦力产生的摩擦扭矩，由于两螺母螺纹反向，反向螺纹锁母拆卸旋转是唯一松动力，如反向拆卸锁母的扭矩小于摩擦扭矩时两螺母产生同步旋转倾向，由于两螺母螺纹反向，压紧螺母将进一步压紧工件达到阻止转动，如反向拆卸扭矩大于摩擦扭矩时则会使锁母松动而拆卸，这也是该种结构既能锁紧又便于拆卸的原因，在高速和具有较强振动环境下使用，如果外部振动使两螺母压紧面的压紧力在瞬间减小或脱离，加之外部间断的反向扭矩作用，则锁紧螺母首先会发生松动而产生失效，同时，由于采用双向螺纹，对螺纹强度会引起削弱，螺栓螺纹必须专门加工；中国专利申请号：CN201810374569.2公开了一种双螺母与弹簧垫圈组合式防松动紧固装置，是在正反向双螺纹螺母技术基础上加设一弹簧垫圈，该垫圈两端分别分布方向相反定位键，压紧螺母和锁紧螺母在一端面开设限位槽，工作时，压紧螺母压紧工件，锁紧螺母通过弹性垫圈锁紧压紧螺母，两螺母间放置弹簧垫圈，弹簧垫圈两端方向相反的定位键分别与压紧螺母和锁紧螺母的限位槽连接，使两螺母通过垫片连为一体，从而起到锁紧和防松作用。由专利文件具体实施方式描述可知，这种装置在紧固和拆卸时对垫圈的放置需要一种专用机械构件，使这种装置在装拆时带来一定的不便，同时，螺栓螺纹必须专门加工。

发明内容

本发明技术主要针对以上各项技术方案存在的一些不足，提供一种较完善地解决在高速且伴有振动场合下使用时紧固工件防止松动的带棘齿弹性垫圈的双螺母防松动装置，具有紧固锁紧安全可靠，装拆方便，可重复使用，可与普通螺栓配对使用，适用性强。

本发明技术主要由压紧螺母、锁紧螺母组件的锁紧体、锁紧螺母组件的旋转螺母、锁紧螺母组件的阻挡销和棘齿弹簧垫圈组成；压紧螺母结构为内孔设内螺纹，一端面为工作光面，压紧工件用，另一端面为工作端面，沿周向分布棘轮槽，棘轮槽方向与内螺纹旋向可同向可反向，视配合使用的螺栓螺纹而定，螺栓螺纹如为单向螺纹，棘轮槽方向为反向，螺栓螺纹为双向螺纹，棘轮槽方向为同向，棘轮槽数量及分布可根据需要设定，可单个也可多个，可均布也可不均匀分布，与弹性垫圈接触一侧分布的周向棘齿配合用；锁紧体结构为一圆柱环，一端设一凸肩，另一端开有阻挡销用圆孔，圆柱环内孔设内螺纹，内螺纹旋向与压紧螺母内螺纹旋向可相同也可反向，取决于配合使用的螺栓螺纹，螺栓螺纹为单向螺纹，则旋向相同，螺栓螺纹为双向螺纹，则旋向相反，圆柱环外圆布置与内螺纹旋向相反的外螺纹，圆柱环一端凸肩外侧端面为工作端面，沿周向分布棘轮槽，棘轮槽方向与内螺纹旋向反向，棘轮槽数量可根据需要设定，可单个也可多个，可均布也可不均布，可与压紧螺母端面的棘轮槽分布相同，也可不同，与弹性垫圈接触另一侧分布的周向棘齿配合；旋转螺母内孔设内螺纹，旋向与锁紧体外螺纹旋向相同，一端设一凹槽，凹槽与旋转体上开有棘轮槽的凸肩匹配，对应端面为工作端面，且在与旋转体凸肩匹配时外侧端面齐平，另一端为阻挡用平面，与锁紧体上的阻挡销配合阻止旋转螺母退出锁紧体；弹簧垫圈两侧面沿周向分布棘齿，棘轮槽数量可根据需要设定，可单个也可多个，可均布也可不均布，棘齿方向应分别与对应的压紧螺母、锁紧体端面上的棘轮槽方向匹配。

紧固工件时，首先螺栓螺杆插入工件螺孔，将压紧螺母通过螺栓螺杆旋入，工作光面压紧工件，并拧紧达要求扭矩，其后放入弹性垫圈，注意弹性垫圈朝向压紧螺母侧周向分布棘齿方向及分布应与压紧螺母另一侧的工作端面棘轮槽匹配，再旋入锁紧螺母组件，锁紧体开有棘轮槽工作端面朝向弹性垫圈，沿锁紧体内螺纹旋转方向转动旋转螺母，由于旋转螺母内螺纹与锁紧体内螺纹反向，旋转螺母先沿锁紧体外螺纹后退至旋转螺母的阻挡端面触碰阻挡销，后旋转螺母带动锁紧体一起转动并沿螺栓螺纹旋入，当锁紧体工作端面与弹性垫圈一侧的棘齿开始接触时，由于棘齿与工作端面的摩擦力较小时，锁紧体旋转并同时轴向压迫棘齿，随着旋转螺母进一步旋转，摩擦力增大，锁紧体工作端面通过棘齿带动弹性垫圈旋转，由于弹性垫圈棘齿方向分别与压紧螺母、锁紧体工作端面的棘轮槽方向匹配，棘齿会滑过压紧螺母、锁紧体工作端面的棘轮槽直至锁紧体将弹性垫圈紧压在压紧螺母开有棘轮槽的工作端面的任意位置，拧紧旋转螺母达要求扭矩；如在最终拧紧时弹性垫圈的位置处于棘齿与压紧螺母或锁紧体棘轮槽相互交叉时，棘齿被压紧螺母和锁紧体两工作端面挤压变形至与弹性垫圈内环齐平，弹性垫圈两侧棘齿分别与压紧螺母、锁紧体棘轮槽分离，压紧螺母、锁紧体和弹性垫圈相互没有形成限位，因为振动，压紧螺母、锁紧体和弹性垫圈三者位置产生随机相对转动，会有某个棘齿与某个棘轮槽对齐，由于棘齿弹性作用，棘齿会弹入棘轮槽内，随后会有另一侧的一个棘齿与棘轮槽对齐，则分别会有一个棘齿弹入压紧螺母、锁紧体工作端面上的棘轮槽，压紧螺母和锁紧螺母组件通过弹性垫圈连为一体，此时，螺栓螺纹如为单向螺纹，压紧螺母只有沿螺栓螺纹旋向反向旋转或锁紧体沿螺栓螺纹旋向同向旋转才能松开棘齿对棘轮槽的限制，但由于锁紧体和压紧螺母工作端面之间的相互挤压而不能实现，唯有压紧螺母和锁紧体一起沿螺栓螺纹旋向反向旋转，由压紧螺母和锁紧体的互相挤压可知，螺栓和压紧螺母、锁紧体之间的螺纹产生的拉压变形不会随压紧螺母和锁紧体的一起转动消失，而会始终伴随，只要锁紧体与压紧螺母间的挤压使螺纹变形产生的摩擦扭矩足够大就能阻止压紧螺母和锁紧体一起反向旋转，达到防止压紧螺母松动；螺栓螺纹如为双向螺纹，压紧螺母或锁紧体只有分别沿各自内螺纹旋向同向转动才能松开棘齿对棘轮槽的限制，但这样会更进一步压紧工件或锁紧压紧螺母。

锁紧螺母组件拧紧后弹性垫圈棘齿与压紧螺母和锁紧体端面上的棘轮槽相对位置的任意性，决定了要实现弹性垫圈两端分别有一个棘齿弹入压紧螺母、锁紧体端面棘轮槽这种状态，压紧螺母、锁紧体与弹性垫圈必须处于某一相对位置，且这一相对位置个数多少取决于棘轮槽和棘齿的个数和分布，如果相对位置个数过少，在压紧螺母和锁紧体转动到与弹性垫圈连为一体的相对位置时就不能保证两者产生的压紧力达到紧固工件要求的值，为此，压紧螺母、锁紧体端面分布的棘轮槽及弹性垫圈两侧分布的棘齿应根据工件紧固要求分布。

拆卸螺母时，按旋入锁紧螺母组件时的反向转动旋转螺母，由于旋转螺母内螺纹与锁紧体内螺纹反向，旋转螺母沿锁紧体外螺纹转动离开阻挡销朝工作凸肩转动，转动螺母工作端面压迫弹入锁紧体棘轮槽内的棘齿弹出棘轮槽并至与锁紧体凸肩工作端面齐平，解除棘齿对锁紧体棘轮槽的限制，继续转动，旋转螺母凹槽端面压迫锁紧体凸肩内侧端面使锁紧体与旋转螺母一起转动，旋转螺母组件退出螺栓，取出弹性垫圈，再旋转松开并退出压紧螺母。

由棘齿在棘轮槽内限制压紧螺母转动可知，压紧螺母棘轮槽的限位曲面应能保证压紧螺母被棘齿限位，限位曲面的形状可根据需要确定；由棘齿在棘轮槽内限制锁紧体转动及棘齿弹出棘轮槽过程可知，锁紧体棘轮槽的限位曲面应能保证锁紧体被棘齿限位的同时还需保证在弹性垫圈被压紧不能转动情况下棘齿能顺利退出棘轮槽，锁紧体的限位曲面的形状可根据需要确定。

由弹性垫圈棘齿进出压紧螺母和锁紧体的棘轮槽可知，压紧螺母工作端面、锁紧体工作端面、旋转螺母工作端面及弹性垫圈可以是平面，也可是锥面、球面甚或是其他能够保证棘齿弹入弹出棘轮槽的其他工作面。

本发明技术的有益效果是，防松可靠，装拆方便，可重复使用，配对使用的螺栓螺纹可以不需专门加工，适用性强。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为带棘齿弹性垫圈的双螺母防松动装置3D组装图。

图2为带棘齿弹性垫圈的双螺母防松动装置3D组装分解图。

图3为压紧螺母3D零件图

图4为棘齿弹性垫圈3D零件图。

图5为旋转螺母组件3D组装分解图。

图中：1、旋转螺母，2、阻挡销，3、锁紧体，4、棘齿弹性垫圈，5、压紧螺母，6、工件，7、螺栓，8、压紧螺母工作光面，9、压紧螺母工作端面，10、压紧螺母棘轮槽，11、压紧螺母棘轮槽限位曲面，12、压紧螺母内螺纹，13、棘齿弹性垫圈一侧棘齿，14、棘齿弹性垫圈另一侧棘齿，15、锁紧体凸肩工作端面，16、锁紧体凸肩内侧端面，17、锁紧体外螺纹，18、锁紧体内螺纹，19、锁紧体棘轮槽，20、锁紧体棘轮槽限位曲面，21、锁紧体阻挡销孔，22、旋转螺母阻挡端面，23、旋转螺母内螺纹，24、旋转螺母凹槽端面，25、旋转螺母工作端面。

具体实施方式

由图1可知，本发明主要由旋转螺母1、阻挡销2、锁紧体3、棘齿弹性垫圈4和压紧螺母5组成，由于配合使用的螺栓7螺纹类型不同，对应旋转螺母1、阻挡销2、锁紧体3、棘齿弹性垫圈4和压紧螺母5结构也会不同，图1～图5所示结构为设定螺栓7螺纹为单向且为右旋螺纹时所对应结构，则，压紧螺母内螺纹12为右旋螺纹，棘轮槽10为左旋方向，周向均布12个，棘轮槽限位曲面11为圆弧面；锁紧体内螺纹18为右旋螺纹，外螺纹17为左旋螺纹，棘轮槽19为左旋方向，周向均布12个，棘轮槽限位曲面20为圆弧面；旋转螺母内螺纹23为左旋螺纹；弹性垫圈两侧棘齿13、14均为右旋方向，每侧周向均布10个。

组装锁紧螺母组件，沿锁紧体外螺纹17左向旋入旋转螺母1，旋转螺母1旋入一定长度后，沿锁紧体阻挡销孔21组装阻挡销2，旋转螺母1即可在锁紧体凸肩内侧端面16和阻挡销2之间转动。

紧固工件时，将螺栓螺杆7穿入工件6螺孔，沿螺栓螺杆7右向旋入压紧螺母5，压紧螺母工作光面8接触工件6的支撑面，拧紧压紧螺母5达要求扭矩，沿螺栓螺杆7放入弹性垫圈4，注意朝向压紧螺母侧棘齿13或14旋向和数量(由于设定弹性垫圈两侧棘齿旋向、数量及布置均相同，任意一侧均可)，沿螺栓螺杆7右向旋入锁紧螺母组件，旋转螺母1沿锁紧体外螺纹17朝阻挡销2方向转动，旋转螺母阻挡端面22接触阻挡销2，旋转螺母1带动锁紧体3一起右向转动并朝弹性垫圈4侧移动，将弹性垫圈4紧压在压紧螺母工作端面9，拧紧锁紧螺母组件达要求扭矩即可，此时压紧螺母工作端面9和锁紧体凸肩工作端面15通过弹性垫圈4相互挤压使螺栓7螺纹、压紧螺母内螺纹12和锁紧体内螺纹18产生拉压弹性变形，阻止双螺母同步转动，达到防松要求。

此时，弹性垫圈两侧棘齿13、14相对压紧螺母棘轮槽10和锁紧体棘轮槽19的位置是任意的，如互相交叉，则棘齿13、14被压紧螺母工作端面9和锁紧体凸肩工作端面15挤压变形至与弹性垫圈4内环齐平，工作时在外界振动或左向转动力矩作用下，压紧螺母5、锁紧体3或弹性垫圈4均可能会产生随机松动旋转，由锁紧体棘轮槽19、压紧螺母棘轮槽10及弹性垫圈两侧棘齿13、14的数量及分布可知，弹性垫圈两侧各一棘齿13、14分别弹入压紧螺母棘轮槽10和锁紧体棘轮槽19产生最大松动旋转角度为6°，当锁紧螺母组件拧紧扭矩达一定要求时，能够保证在产生松动旋转6°后压紧螺母5与锁紧体3之间的压紧力满足防止松动所需，如需进一步减小松动产生的转动角度，可相应增加锁紧体棘轮槽19、压紧螺母棘轮槽10和弹性垫圈两侧棘齿13、14的数量及分布。

拆卸工件时，左向转动旋转螺母1，旋转螺母1沿锁紧体外螺纹17朝凸肩工作端面15转动，旋转螺母工作端面25压迫弹性垫圈一侧棘齿14弹出锁紧体棘轮槽19，继续转动旋转螺母1，旋转螺母凹槽端面24与锁紧体凸肩内侧端面16接触，锁紧体3和旋转螺母1一起左向转动，沿螺栓7螺杆退出，退出弹性垫圈4，左向转动压紧螺母1，从螺栓7螺杆退出，沿工件6螺孔取出螺栓7。

如设定的螺栓7螺纹单向且为左旋螺纹，则旋转螺母1、锁紧体3、棘齿弹性垫圈4、压紧螺母5的螺纹、棘轮槽及棘齿旋转方向与上所述相反，装拆螺母的旋转方向也相反。

设定螺栓螺杆7螺纹为双向螺纹，则压紧螺母内螺纹12为右旋螺纹，棘轮槽10为右旋方向，周向均布12个，棘轮槽限位曲面11为圆弧面；锁紧体内螺纹18为左旋螺纹，外螺纹17为右旋螺纹，棘轮槽19为右旋方向，周向均布12个，棘轮槽限位曲面20为圆弧面，旋转螺母内螺纹23为右旋螺纹，弹性垫圈两侧棘齿13、14均为左旋方向，每侧周向均布10个；

组装锁紧螺母组件，沿锁紧体外螺纹17右向旋入旋转螺母1，旋转螺母1旋入一定长度后，沿锁紧体阻挡销孔21组装阻挡销2，旋转螺母即可在锁紧体凸肩内侧端面16和阻挡销2之间转动；

紧固和拆卸工件时，压紧螺母1转动方向与螺栓螺杆7为单向螺纹相同，锁紧螺母组件的转动方向与螺栓螺杆7为单向螺纹相反。

Claims (8)

1.带棘齿弹性垫圈的双螺母防松动装置，主要有压紧螺母、锁紧螺母组件的锁紧体、锁紧螺母组件的旋转螺母、锁紧螺母组件的阻挡销和棘齿弹性垫圈组成，配以螺栓，用于紧固连接工件，其特征为压紧螺母一端光面压紧工件，另一端面开有棘轮槽，与锁紧体开有棘轮槽的端面通过棘齿弹性垫圈两侧棘齿限位连接，将压紧螺母、锁紧体和棘齿弹性垫圈连为一体，通过压紧螺母、锁紧体与螺栓间的螺纹在挤压变形后产生的摩擦扭矩防止紧压工件的压紧螺母在振动、高速工况下发生松动，同时，通过转动旋转螺母解除弹性垫圈的棘齿对锁紧体棘轮槽的限位，达到拆卸工件的目的。

2.根据权利要求1所述的带棘齿弹性垫圈的双螺母防松动装置，其特征在于配对使用的螺栓螺纹可以是单向也可是左右双向，如配对使用螺栓螺纹为单向，压紧螺母和锁紧体内螺纹旋向同向，且与螺栓螺纹旋向相同，锁紧体外螺纹和旋转螺母内螺纹与锁紧体内螺纹旋向反向，压紧螺母和锁紧体工作端面开有的棘轮槽方向与螺栓螺纹旋向反向，弹性垫圈两侧棘齿方向与螺栓螺纹旋向同向；如配对使用的螺栓螺纹为左右双向，当压紧螺母内螺纹为右向，锁紧体内螺纹为左向，锁紧体外螺纹和旋转螺母内螺纹为右向，压紧螺母和锁紧体端面开有的棘轮槽方向为右向，弹性垫圈两侧棘齿方向为左向；如配对使用的螺栓螺纹为左右双向，当压紧螺母内螺纹为左向，锁紧体内螺纹为右向，锁紧体外螺纹和旋转螺母内螺纹为左向，压紧螺母和锁紧体端面开有的棘轮槽方向为左向，弹性垫圈两侧棘齿方向为右向。

3.根据权利要求1所述的带棘齿弹性垫圈的双螺母防松动装置，其特征在于由锁紧体和旋转螺母及阻挡销组成锁紧螺母组件，旋转螺母通过内螺纹与锁紧体外螺纹配合及阻挡销的阻挡，通过转动使旋转螺母在锁紧体外螺纹上前后移动，达到旋转螺母工作端面压迫弹性垫圈棘齿弹出棘轮槽，并在旋转螺母达到前后位置时带动锁紧体和阻挡销随旋转螺母一起转动。

4.根据权利要求1所述的带棘齿弹性垫圈的双螺母防松动装置，其特征在于压紧螺母端面开有的棘轮槽、锁紧体端面开有的棘轮槽和弹性垫圈两侧棘齿的数量和分布，根据需要可以是单个也可是多个，可以均布也可不是均布。

5.根据权利要求1所述的带棘齿弹性垫圈的双螺母防松动装置，其特征在于压紧螺母开有棘轮槽的工作端面和锁紧体开有棘轮槽的工作端面、旋转螺母工作端面及弹性垫圈两侧面可以是平面、圆锥面、球面等端面，保证压紧螺母工作端面通过弹性垫圈与锁紧体工作端面互相拧紧挤压且保证弹性垫圈棘齿可根据要求弹入压出棘轮槽。

6.根据权利要求1所述的带棘齿弹性垫圈的双螺母防松动装置，其特征在于压紧螺母棘轮槽的限位曲面应能保证压紧螺母被棘齿限位，锁紧体棘轮槽的限位曲面应能保证锁紧体被棘齿限位的同时还需保证在弹性垫圈被压紧不能转动情况下棘齿能顺利退出棘轮槽。

7.根据权利要求1所述的带棘齿弹性垫圈的双螺母防松动装置，其特征在于棘齿弹性垫圈可以是单层，也可是多层结构，或者是弹性垫圈与压紧螺母组合为一体的结构。

8.根据权利要求1所述的带棘齿弹性垫圈的双螺母防松动装置，其特征在于组成锁紧螺母组件的阻挡销零件结构可以是销棒，也可是挡圈等结构，作用是在拧紧时阻止旋转螺母退出锁紧体外螺纹且使得锁紧体随旋转螺母一起转动。