CN87105389A - 自锁螺母 - Google Patents

Abstract

一种螺母有一条纵向槽从壁中通过，螺母有可弹性扩张的形式，至少螺母内螺纹孔的主要部分有一定的形状和尺寸，使螺母成为加强螺母，也就是拧在传统的螺栓上时有相当的抗旋转能力。最好螺母的一端有坡形构造(例如圆锥形)，用于和相应的垫圈配合，防止螺母在拧紧时或承受载荷时扩大，最好通道端部的螺纹设有一个直径较大的部分，使螺母可在螺栓上作初始的自由旋转。

Description

本发明与自锁螺母有关，所谓自锁螺母，指的是一种在振动力下，有内在的高防松能力的螺母。这种螺母有时称为“加强螺母”。

过去曾有各种器件提出，可防止或抵制拧在螺丝，螺栓或其他诸如蜾柱之类的螺纹件上的螺母松脱。加强螺母比强制锁紧器件有某些便利，但确也有某些局限和缺点。

一种已知类型的加强螺母有传统的体部，但加一个尼龙插入件，当螺母第一次用在螺栓上时，和螺栓作压配合，从而造成防旋转的高抵抗力，使用时防螺母在振动下松脱。但是需要有一个强扭力，在使用一段时间卸去螺母后重新使用时，抵抗转动的力便有相当大的降低，必须将螺母废弃。此外，这种螺母相当昂贵。

另一已知办法是采用弹簧垫圈之类的弹性器件，但在螺母相当相当松动以后，不能压迫垫圈时，这弹簧垫圈便完全无作用，不能再抵抗转动。

螺母的强制锁紧件在拧紧和除卸时，一般相当繁琐，常要求将锁紧元件准确对正旋转，因此安装时化费较多工时，有多种元件的不便，费用可能很高。

因此需要有新的与过去提出的不同的可行方法。

在螺母，紧固件和锁紧件领域中，专利说明书的举例包括下者：

英国GB-A-372209号（颁发S.A.德斯阿特利尔加迈因）

（S.A.des    Ateliers    Gamain）

澳大利亚AU-B-53657/65（294766）号

（颁发R.K.E.高次）（R.K.E.Gotz）

澳大利亚AU-B-1993/45（146453）号

（颁发克拉克飞机用品有限公司）

（Clark    Aircraft    Products，Ltd.）

澳大利亚AU-A-60943/80

（颁发埃杰克斯内特尔伏尔兹有限公司）

（Ajax    Nettlefolds    Ltd.）

英国GB-A-207907号

（颁发辛顿）

（Hinton）

英国GB-A-570905号

（颁发罗因）

（Rowing）

英国GB-A-371109

（颁发S.A.德斯阿特利尔加迈因）

（S.A    des    Ateliers    Gamain）

瑞士CH-A-153562

（颁发胡格里）

（Hugli）

瑞士CH-A-141119

（颁发阿梅斯-德罗斯和刻勒尔）

（Amez-Droz    and    Kehrer）

澳大利亚AU-A-60943/80

（颁发埃杰克斯）

（Ajax）

叙述了一种有纵向槽的螺母，有一个圆锥形端部，和一个相应的工作件连接，防止槽在使用中张开。然而螺母为传统的尺寸，可在螺栓上自由旋转。这揭示涉及的是用槽的张开，将螺母从腐蚀的螺纹上卸下。这揭示没有针对锁紧螺母或加强螺母的问题。

本发明提出了一种螺母，有一个环形主体围绕一根轴线伸展，有一个螺纹内通道沿该轴线伸展，并有第一端及第二端，环形主体中有一条贯通的槽，从第一端轴向伸到第二端，形成纵向槽，螺母为可弹性扩大的形式，和拧在螺栓上的传统螺母比较，则内通道的直径减小，由于螺母的弹性和尺寸，所以螺母在该螺栓上有高抗旋转的能力。

本发明的理想实施方案最好有下列一个或多个特点，最好有多数这些特点，即：

（a）最好螺母的一端（也可以是两端）设有螺纹的引导部，使螺母开始拧上螺栓时，与传统螺母螺栓一样容易拧旋;这特点可通过将螺母端附近的螺纹内通道多切削一些以取得，使螺纹内通道的其余部分，成为夹紧区域，和螺栓坚定结合。

（b）至少螺母的一端有一个坡形，例如一个圆锥形或半球形表面，用以和垫圈或工件上的一个相应的座配合。这特点在将螺母抵紧垫圈或工件时起作用，抵销可能倾向于将螺母径向向外张开的力，从而保持预想的螺母抵抗旋转的能力。并且，通过选择适当的尺寸，便可安排坡形将螺母向里，强压在螺纹上，便倾向于在螺母体内的螺栓螺纹的一个伸长的区域上，将载荷分布。

（c）纵向槽（的宽度）约为内通道直径的5%，最好在制造过程中形成，初始时槽约为内通道直径的10%，冷压中将槽闭合相当紧，这时除去压力，使螺母部分恢复原状，槽的宽度约为原来的一半。

（d）螺母最好用有高强度的钢制造，经过热处理，产生并保持必要的弹性。有一种使用的材料名为8级螺母（Grade    8    nut），含有碳，镁，铬和钼。

可理解到本发明的螺母，可用以一般代替各种标准的传统螺母，虽然最常见的是有传统的六角形，但发明不限于这形状，任何适当的外形都可采用。

本发明至少有利于取得下列优点：

（ⅰ）这种螺母可以用许多次，据发现虽然经过长期使用，在使用期间，拧卸或重拧时有相当大的振动，仍能保持其必要的特性。但显然假如暴露的螺栓有过度的腐蚀，拧卸时有损坏或应力，便不能再安全使用。

（ⅱ）如果因为螺栓螺纹腐蚀而不能卸去螺母时，将螺母略为松动后，便可将凿子锤入纵向槽，打开螺母，使螺母可进一步旋转，从损坏的腐蚀螺纹上卸去。这螺母便应废弃。

（ⅲ）假如因为使用错误等情况，没有将螺母充分压紧垫圈或工件，螺母受振动时似乎有一种研磨的作用产生，从而在以后拧松螺母时，初始时需要的扭力，约为原来实际加的扭力的二倍。

（ⅳ）即使螺母没有在垫圈或工件上压紧，据发现经过长时间后，可以取得高抗振能力。

（ⅴ）螺母可以经济制造，制造方法可以传统的螺母生产技术为基础：基本形成传统的锥形螺母，然后接受附加的工序形成要求的槽，再进行压制工序，并加理想的热处理。

采用本发明即使不能在螺母主体包围的全部螺栓螺纹上，也能在大部分上加摩擦力，这是有好处的，这和已知的刚性螺母是一个对照。此外，实施本发明的螺母，对于尺寸稍微超过，或稍微不足标称设计尺寸的螺母，都有合格的效用。

本发明还可提供的另一特点，是螺母使用时不至将螺母或螺栓上的螺纹损坏或使之变形。

因为实施本发明的螺母，可以基本设计为传统的形状和尺寸，但有略为向里压迫的常态，所以螺母一般可用传统的扳手。

本发明的理想实施方案，和有与螺母端一致的坡形的工件或垫圈共同使用，垫圈坡形举例为与螺母端一致的拱顶形或圆锥形;垫圈或工件的表面可有刻齿纹的表面处理，或锯齿形状，刻纹或齿有一定角度，当螺母与垫圈或工件表面接触时，在拧紧方向上的阻力比拧松方向上小很多。

本发明还提供螺母和适当垫圈的结合，在有些应用方面，形成弹性垫圈有利，弹性垫圈有坡形表面和螺母的端部配合，改变垫圈的初始位置，直到使垫圈径向最里的一部分和工作件接触。

现对本发明参照附图举例，附图内容如下：

图1为实施本发明的螺母的前视图;

图2为图1螺母的仰视图;

图3为与图1中螺母共同使用的垫圈第一实施方案的剖视图;

图4为图3垫圈另一实施方案，在与螺母接合前的剖视图。

首先参看图1及2，螺母有基本传统的形状和尺寸和六角形的主体1，有一条轴向螺纹通道2在平上端3和下端4之间伸展，下端4有一个截头圆锥表面5，有一角度X和端部平面典型的倾斜为30至40度。有一条纵向槽在径向上贯穿螺母的一边。

图2为一跨张的示意，示螺纹通道2有一个引导部2A，通过将螺纹端部扩大直径形成，因而在开始拧入时可在螺栓上自由旋转。

尺寸为20mm的典型螺母（即适合总直径为20mm螺栓的螺母），最终成品槽宽度约1mm，螺母用诸如8级钢（Grade    8    steel）之类的高强度钢制造，据信其典型含碳0.4%，镁0.8%，铬0.9%，钼0.2%。

螺母基本用传统螺母制造技术制造，技术中的螺母有拱顶形的端部而无槽6，螺纹孔有传统的尺寸和构形。然而在这实施方案中，下端4的螺纹在端部处直径稍大，使螺母在经过压制减小直径后，易于引导到螺栓上，下文中将有叙述。

槽6可用任何便利的切削技术制造，加横向压力将初始宽度约为2mm的槽压小，从而两径向面靠近很多。这是用冷压作业进行的，据发现在除去压力后螺母仅部分恢复原状，最后的宽度约为1mm。然后进行热处理，典型为用850℃的油淬火硬化作业，经过回火作业达到约450℃，然后用气冷或油冷技术进行处理。制成的螺母的弹性大小适合要求。

现参看图3，图示为一实心垫圈7，有一截头圆锥形孔8，有和螺母圆锥表面5一致的角度x。因此，当将在工件上使用的螺母和垫圈，放在螺栓上，螺母向下拧时，两圆锥形表面互相作用，限制螺母在载荷下胀开。

现参看图4，图示一弹性垫圈10，垫圈用弹簧钢制造，有圆柱形的裙部11，和弹性的截头圆锥漏斗形部分12，部分12倾斜于横向平面的初始角度Y小于角X。漏斗径向内部的末端为一轴向伸展的喉部13，喉部有横向的平环形端面14，平时与裙11端面所处平面离开。

当螺母1和垫圈10共同作用时垫圈变形，将漏斗形部向下压，直至环形面14靠在工件上。垫圈的变形倾向于使圆锥形表面的角度变化，达到虚线所示的位置，等于螺母1的锥形面5的位置。

外环形裙11可有一个加厚的基部和工件接触，例如图4中实施方案所示，设有脚部16。

在图3或图4的任一实施方案中，圆锥形表面可以有条纹或锯齿形突出部分，其方向最好是在拧松螺母的方向上阻止螺母旋转，而在垫圈表面上也有相似的形状，和工件接触。

和传统的可在螺栓上自由旋转的螺母比较，本发明螺母有围绕螺栓的夹紧作用，从而将载荷在螺栓螺纹的一个相当大的长度上散开。对比之下，当传统螺母拧紧时，倾向于产生张大作用，从而倾向于增大螺母螺纹和螺栓螺纹之间的间隙。

对尺寸约为20mm的螺母作过试验。全部都用8级高强度钢制造，在850℃下淬火后回火，达到各种不同温度。下表列出当将图1及2中的螺母完全拧在螺栓上，可自由旋转时，测试需要的扭矩的结果：

槽宽度    硬    度    回从温度    扭    矩

0.95mm    38-39洛氏    450℃    27.2Nm

1.05mm    38-39洛氏    450℃    18.1Nm

1.30mm    35-36洛氏    500℃    12.3Nm

作为对比曾用有尼龙衬的相应传统刚性螺母作试验，初次拧卸螺母时需要的扭矩为12.7Nm，第二次需9.1Nm。

Claims (15)

1、一种螺母有一个环形主体围绕一根轴线伸展，有一个螺纹内通道沿该轴线伸展，并有第一端及第二端，环形主体中有一条槽纵贯，从第一端轴向伸到另一端，形成一条纵向槽，其特征为螺母为可弹性扩大的形式，和拧在相同螺栓上的传统螺母比较，则内通道的直径减小，由于螺母的弹性和尺寸，所以螺母在螺栓上有抗旋转的能力。

2、如权利要求1所述之螺母，其特征为内通道的螺纹，至少在该第一及第二端的一个端部上有一定形状和尺寸，使螺母可以传统螺母的方式，拧在螺栓上，初拧时可自由旋转，从而形成一个引导部分，便于螺母在螺栓上开始拧入。

3、如权利要求1中所述之螺母，其特征为该第一及第二端之一有一个坡形，和一个相应的凹入垫圈或工件配合，在螺栓上拧紧螺母时抵销倾向于将环形主体胀开的任何力。

4、如权利要求3中所述之螺母，其特征为该坡形为基本圆锥形。

5、如前述权利要求任何一项中所述之螺母，其特征为该纵向槽的宽度约为该内通道直径的5%。

6、如权利要求1中所述之螺母，其特征为螺母用的钢经过选择适合制造采用的方法，该制造方法包括设置该槽，宽度约等于内通道直径的10%，将螺母冷压使槽基本闭合，取得部分塑性变形，除去压力后纵向槽宽度恢复到原来形成时的宽度的一半。

7、如权利要求6中所述之螺母，其特征为该螺母用高强度钢制造，其中约含碳0.4%，镁0.8%，铬0.9%和钼0.2%。

8、如利要求6中所述之螺母，包括对螺母作初步高温处理，然后进行低温回火，使螺母有坚硬和弹性的特点。

9、如权利要求8中所述之螺母，其特征为该热处理包括约加热到850℃，进行淬火，然后再加温到约450℃，在回火作业中淬火。

10、如权利要求1中所述之螺母，用高强度钢制造，生产方法包括形成该螺纹内通道，有基本为传统的形状和尺寸，供将螺母拧在相应的螺栓上，包括形成该纵向槽，将环形主体各部分向里压，部分减小该槽的宽度，并包括对螺母热处理，通常保持螺母的形状和构形有该减小直径的内通道。

11、如权利要求10中所述之螺母，其特征为处理螺母的步骤，包括淬火和回火。

12、如权利要求3中所述之螺母和弹性垫圈结合，弹性垫的一个弹性的中心部分有坡形构造，坡形与垂直于螺母轴线的平面的倾斜角度，略小于螺母上斜坡的倾斜角度，当将螺母拧紧时，中心部分被轴向移动，抵靠工件。

13、如权利要求4中所述之螺母，其特征为螺母选用的钢材适合螺母的制造方法，该制造方法包括设置该纵向槽，宽度约等于内通道直径的10%，对螺母冷压，使槽基本闭合，从而取得部分塑性变形，除去压力后纵向槽的宽度恢复到约为槽形成时的原始宽度的一半。

14、一种螺母有一个环形的主体围绕其轴线，一条螺纹内通道沿该轴线伸展并有第一及第二内通道，一条槽纵向贯通环形主体，在第一及第二端之间轴向伸展，形成纵向槽，该第一及第二端中之一有一个坡形构造，和相应的凹入垫圈或工件配合，当螺母在螺栓上拧紧或承受载荷时，抵销任何倾向于将环形主体胀开的力，螺母用高强度钢制造，其特征为螺母有可弹性胀开的形式，和传统的应用于相应螺栓上的螺母比较，内通道有较小的直径，螺母弹性与其尺寸为：螺母在相关的螺栓上有高抗旋转能力，螺母在850℃左右淬火，在450℃左右回火，螺纹内通道在其第一及第二端中之一端上，螺纹的直径较大，从而形成螺母的一个引导部分，拧在螺栓上时有初始的自由旋转。

15、基本如本文参照附图所叙述的螺母。

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