CN217440514U - 过盈紧箍式防松动螺母结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种过盈紧箍式防松动螺母结构，它由紧固螺母和防松螺母匹配而成，通过过盈力矩使螺母的相关功能部位产生适当的变形，利用卡盘原理加强螺母的紧固作用，利用螺母的弹性变形力达到有效防松作用；所述的紧固螺母由六角螺母体部、双齿纹体部、可变形紧箍体部组成，所述防松螺母由齿纹体部和可变形紧箍体部及两者间的过度结构组成；所述紧固螺母外齿与防松螺母内齿相匹配，所述紧固螺母紧箍体部与所述防松螺母紧箍体部相匹配，两螺母相互作用，如同卡盘卡住螺栓，防松螺母紧箍体部变形成椭圆，改变力向产生楔力，两螺母紧密配合，如同垂直栓入两螺母间的楔子，达到有效的紧固防松作用。

Description

过盈紧箍式防松动螺母结构

技术领域

本实用新型涉及到机械紧固件领域，具体涉及一种过盈紧箍式防松动螺母结构。

背景技术

紧固件是使用最广泛的机械基础件，是工件可拆装连接必不可少的机械零件，使用行业广泛，在能源、电子、机械、冶金等各行业，设备、车辆、建筑、桥梁、工具、仪表等工件涉及到可拆装连接时都必须用到紧固件即螺栓与螺母的组合件。

螺母是人类工程史上一项伟大发明，它解决了工件可拆装连接的难题，但是，普通螺母对于要求较高的环境并不能完全适用，比如矿山的挖掘机械，桥梁、铁路轨道连接等振动较大的使用环境，及某些不便经常检修或工作环境危险程度大，环境温度反差大等工件的连接，对螺母的防松动要求很高，如果在工件工作过程中螺母松动，轻则影响工件的正常使用，重则出现安全事故。

当今本领域中比较成熟典型的防松动紧固件以瑞士的自锁垫圈，中国自紧王螺母，唐氏螺母，尼龙螺母，美国的施必劳螺母，及日本的hard lock偏心螺母为代表，但均存在一定不足之处，如自锁垫圈、自紧王螺母在工作时其锯齿部要陷入到工件内部，对工件会造成一定的伤害，施必劳螺母及偏心螺母加工复杂，价格较高、加工精度要求较大，尼龙螺母不能重复使用亦不能在高温环境中使用等。

因此，提供一种安全可靠、加工容易、价格合适、不伤工件可重复使用的新型防松动螺母十分必要。

实用新型内容

本实用新型设计提供了一种通过过盈力使紧箍体部产生适度变形对紧箍体本身及螺栓体产生巨大压力，防止工件松动的螺母结构。

本实用新型所使用的设计方案如下(优选实施体例证)：

一种过盈紧箍式防松动螺母结构，包括紧固螺母(图5)和与其配合的防松螺母(图6)，旋拧在螺栓 (2)上以紧固被紧固件(3、4)，并实现可拆装重复使用和长久防松动效果。

所述的紧固螺母包括六角螺母体部结构(14)、双齿纹体部结构(24)、可变形紧箍体部(20)结构三部份，三个部份的内孔(27)为连续中空结构，直径及齿纹大小一至；六角螺母部外型与市售的六角螺母相同，双齿纹体部外径小于六角体部外径，厚度为六角体部厚度的3/5--1/2之间，亦可根据工件要求、材料性能及螺母设计大小等要求作适当改变而不受此具体比例限制；所述双齿纹部外齿(16)大小依据工作要求及螺母设计要求规定大小及齿距，需与防松螺母内齿(9)相匹配；所述双齿体部为中空正圆柱体结构，内外齿相互平行；所述紧固螺母可变形紧箍体部(20)为双齿部的延续结构，其外面为光滑锥面(21)、无外齿结构，从正剖面观为上窄下宽的正梯型体、从俯面观为内圆外椭的中空正梯形椭圆锥柱体结构(图 7)，在椭圆锥体的短径侧中部有贯穿整个柱体的开口通槽(30)，左右各一，将椭圆锥体分隔成两个半月辨体结构(32)，通槽宽度及形状依据工件设计要求制定；所述紧箍体椭圆的上圆面与下圆面成正比例关系。

所述防松螺母由齿纹体部(10)、内斜面体部(8)和可过盈变形滑动紧箍体部(25)组成，整个螺母外观为正六角螺母结构；所述齿纹体部设有内齿纹(9)，其齿纹大小与紧固螺母外齿纹(16)相匹配，其高度与紧固螺母外齿高度相等；所述可过盈变形滑动紧箍体部(25)为防松螺母与紧固螺母可变形紧箍体(20)部相匹配之结构，其中空部正剖面观为一倒置正梯形体(26\图6)，斜面坡度(7)与紧固螺母紧箍体部长径面(21)坡度相同，其高度等于或小于紧固螺母双齿部与紧箍部之和与防松螺母整体高度之差，其俯面观为正同心圆面体(图8)；所述防松螺母内斜面体部(8)为所述防松螺母内齿部与紧箍部中间相连的过度结构，中空部正剖面观亦为一倒置正梯形体，其斜面(8)坡度为变形紧箍面下端与内齿部上端的连接面，其长度受螺母具体大小不同而有变动，其坡度小于滑行部(7)坡度，使与之对应的紧固螺母斜体部间存在一空隙结构称之为斜面间隙(23)。

所述紧固螺母双齿部(24)与紧箍体部(20)之高度和大于防松螺母整体高度，与之差距即为防松螺母工作时可旋拧的最大距离(17)；所述紧固螺母和防松螺母在无防松作用时其两者间于紧固螺母椭圆窄径端存在一空隙称之为盈合间隙(33)。

所述紧固螺母上底端长径直径与所述防松螺母紧箍部上底端圆直径相同，所述防松螺母紧箍部下底端圆直径小于紧固螺母下底端长径直径，两者间存在径差是实现整过螺母组合过盈变形产生紧箍和防松作用的结构基础。

附图说明

图例说明：

图1 两螺母相配合处于过盈紧箍防松工作时状态图(有工件及螺栓结构正剖面观示意图)

图2 两螺母相配合处于紧固作用但无过盈紧箍防松作用状态图(有工件及螺栓结构正剖面观示意图)

图3 两螺母相配合处于过盈紧箍防松状态示意图(无工件及螺栓结构正剖面观示意图)

图4 两螺母相配合处于紧固作用但无过盈紧箍防松作用状态图(无工件及螺栓结构正剖面观示意图)

图5 紧固螺母正剖面(椭圆长径面)图

图6 防松螺母正剖面图

图7 紧固螺母俯面观示意图

图8 两螺母相配合处于紧固作用但无过盈紧箍防松作用状态俯观图(无工件及螺栓结构示意图)

图9 两螺母相配合处于过盈紧箍防松状态俯观示意图(无工件及螺栓结构示意图)

附图标记：

2螺栓体部

3工件A

4工件B

7防松螺母可变形滑动斜面

8防松螺母内斜面

9防松螺母内齿

10防松螺母齿纹体部

12螺栓与紧固螺母齿间隙

14紧固螺母六角体部

15紧固螺母内齿纹

16紧固螺母外齿纹

17无紧固作用时防松螺母与紧固螺母间隙空间

19紧固螺母与防松螺母齿合部

20紧固螺母可变形紧箍部

21紧固螺母斜部面

23紧固螺母与防松螺母斜面间隙

24紧固螺母双齿部

25防松螺母可过盈变形紧箍部

26防松螺母内孔

27紧固螺母内孔

30紧固螺母槽口

31紧固螺母紧箍部窄部

32紧固螺母紧箍部宽部

33紧固螺母与防松螺母俯面观盈合间隙

34紧固螺母与防松螺母过盈拧合紧箍时的间隙状态

具体实施方式

具体实施方式以安装顺序结合图例进行说明：

将所述紧固螺母(图5)与所述防松螺母(图6)相互匹配拧合至非紧固非防松相合(图4)状态。

下一步，将所述螺栓(2)插入工件(3、4)连接孔处(图2)并按工作要求加力紧固工件，此时仅有紧固作用而无防松作用，此时，两螺母间斜面间隙(23)处于最大值，两螺母间盈合间隙(33)处于最大值，螺栓与紧固螺母紧箍部齿纹间间隙(12)最大，两螺母平台间隙(17)最大。

下一步，将所述防松螺母加力拧入，随着拧入的进行，因存在径距差，根据卡盘原理防松螺母紧箍部逐渐对紧固螺母紧箍部施压，使之变形并压向螺栓体(2)，此时齿纹间隙(12)不断变小直至消失，槽口(30)逐渐变小直至齿纹间隙(12)消失时停止，此时，紧固螺母紧箍体部(20)对螺栓体部(2)产生强大的紧箍力，达到工件工作要求的紧固作用，与紧固螺母内齿纹(15)对螺栓起到双重紧固作用。

下一步，继续拧紧所述防松螺母，由于齿间隙(12)消失，随着拧力的增加，紧箍体部(20、25)只增加压强而不能再改变距离，当压强积累达到并超过防松螺母紧箍体部的弹力强度时，强大的反压力使防松螺母紧箍体部(25)发生变形，由原来的正圆体形态(图8)变形成椭圆体形态(图9)，此时，两螺母间盈合间隙(33)渐变小致最终消失(34)(图9)，斜面间隙(23)变小，两螺平台间隙(17)变小，达到螺母组合紧固防松动状态。

所述紧固防松动力的产生原理为所述防松螺母过盈变形前，其内齿纹与紧固螺母外齿纹相互齿合 (19)，在防松螺母旋拧过程中，因两螺间径差的原因，防松螺母紧箍部(25)对紧固螺母紧箍体部(20) 不断加强压力，产生第一道紧箍压力，其力量通过使开辨的紧固螺母紧箍体(20)变形后压向螺栓，产生第二道紧箍力，当此压力在螺间距(12)消失时，继续旋拧防松螺母，作用于螺栓的压强不断累积，最终达到并超过防松螺母紧箍体部(25)的弹性变形力，强大的压强开始反作用于防松螺母紧箍体部(25)，形成第三道紧箍力，防松螺母紧箍体部开始变形，随着旋拧螺母动作的继续，防松螺母紧箍端继续向紧固螺紧箍体底部行进，随着径差的增大，防松螺紧箍体部变形量亦不断增加，此时防松螺母紧箍体的弹性回力就形成了第四道紧箍力，直至防松螺母变形到盈合间隙(33)消失时，变形量达到所述防松螺母组合设计要求，基于依据所述螺母组合的材质和螺母组合的大小经计算设计出的防松螺母组合成品的弹性变形力大于工件工作时所需承受的振动力与防松螺母回旋力的力量总和形成第一道防松力，结合因防松螺体部的变形后，它与紧固螺母梯形椭圆体之间的作用力与反作用力的力向均是垂直于螺栓，为90度力向，而防松螺母内齿纹与紧固螺母外齿纹间产生的摩擦力则是平行于螺纹，其与螺栓的力向仅为30度左右，此力向的差别就制造了如同在防松螺母与紧固螺母间加入的一个楔子，强大的楔力作用成为第二道防松力，两道防松力的有机结合，有效防止了防松螺母在工作过程中的回旋，从而达到了稳定可靠的防松目的，四道紧箍力与两道防松力的产生是所述紧固防松螺母组合达到有效紧固防松动目的的基础，它们的产生均源于所述螺母组合间的过盈配合。

本新型设计的优点在于，结构简单、加工容易、可与市售符合国家标准的螺栓通配，从而降低了成本，紧箍防松的力量均作用于螺母本体及螺栓本体，不会对工件造成损伤，防松螺母组合产生的力量本质是螺母本身的弹性力，其力量小于材料的屈服力，使本品可重复使用，紧固螺母和螺栓间齿纹的摩擦力与四道紧箍力、两道防松力的有机结合，使本品安全可靠，本品无外加尼龙、橡胶材质，无垫片、弹株等附加小结构，使本品安装简单，适应多种恶烈的工作环境，使用范围极其广泛。

所述的紧箍防松原理中，紧固螺母的梯形椭圆锥柱体结构、梯形椭圆锥柱体的开辨体结构、防松螺母紧箍体的圆形体结构、两螺母紧箍体部径间差设计，是本实用新型螺母紧箍力和防松力产生的结构基础，是本实用新型设计过盈紧箍式防松动螺母结构的核心技术所在。

所述的紧固螺母双齿体部与紧箍体部的高度总和，大于防松螺母的总高度，使防松螺母在旋拧过程中有足够的行进空间，判断所述螺母组合匹配后是否达到防松效果的评判标准为其间的盈合间隙(33)是否消失，当此间隙消失后(34)，达到产品设计的最大拧固位置，此时不可再用力旋拧防松螺母，否则将损坏防松螺母而失去防松效果。

基于0019、0021所述之紧固防松动原理及核心技术构造，可作出更多的外形改变，在本实施例中表述的图样、附图标识、各种方位状态的描述语仅是为了将本新型设计之原理表述清楚，在本领域中的技术人员能够很容易地在此原理基础上，设计出不同外形的同类产品来达到本新型设计所要达到的过盈紧箍式防松动目的，因此，基于本实用新型过盈紧箍式防松动螺母结构之设计原理所设计出的其他所有实施体均属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种过盈紧箍式防松动螺母结构，其旋拧在螺栓上以紧固被紧固件，其特征是由紧固螺母和防松螺母两部份组成；所述紧固螺母正剖面观呈凸形，具有六角螺母体部(14)、双齿纹体部(24)和可变形紧箍体部(20)结构；所述防松螺母正剖面观呈凹形，具有齿纹体部(10)和可变形紧箍体部(25)及两者间的过度结构；所述紧固螺母外齿与防松螺母齿纹相匹配齿合；所述紧固螺母紧箍体部与所述防松螺母紧箍体部相匹配结合。

2.根据权利要求1所述的过盈紧箍式防松动螺母结构，其特征是所述的紧固螺母双齿纹体部俯面观为同心圆结构，与其相配的所述防松螺母齿纹体部亦为同心圆结构。

3.根据权利要求1所述的过盈紧箍式防松动螺母结构，其特征是所述的紧固螺母其可变形紧箍体部结构在正剖面观时为上窄下宽的正梯形椭圆锥柱体结构，俯面观为一大一小同心椭圆柱体结构，在椭圆体的短径部设有开口通槽，左右各一，其在外力的作用下可以变形；所述的防松螺母可变形紧箍体部俯面观呈正圆形结构，其正剖面观内侧面呈倒双层梯形结构，上层梯形斜面与所述的紧固螺母梯形长径斜面坡度一致，下层梯形斜面为上层梯形斜面与内齿部相连续的中间体斜坡面结构，所述的内齿部呈圆柱形，其齿距及齿深与紧固螺母外齿纹相匹配。

4.根据权利要求1所述的过盈紧箍式防松动螺母结构，其特征是所述的紧固螺母三个部份的内孔及内齿纹为一连续结构，齿距及齿深相同。

5.根据权利要求1所述的过盈紧箍式防松动螺母结构，其特征是防松螺母组件的可变形紧箍体部内径小于紧固螺母可变形紧箍体部相对应部位的最长径，大于最短径；所述紧固螺母上底端长径直径与所述防松螺母紧箍部上底端圆直径相同，所述防松螺母紧箍体部下底端圆直径小于紧固螺母紧固体部下底端长径直径，两者间存在径距差。

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