軸向壓緊式防松緊固裝置的制作方法

本實用新型涉及一種防松螺母裝置，屬于防松緊固工件技術領域。

背景技術：

在生產生活中，連接裝配過程通常離不開緊固件，緊固件給機械工業帶來了方便。在連接裝配件中，螺栓螺母連接方式是最常用的一種緊固結構。采用螺栓螺母緊固件的機械在實際使用過程中，由于復雜工況的影響，螺栓螺母在頻繁振動和交變載荷的環境中不可避免地會自行脫落，從而造成使用危險。

為解決緊固裝置松脫問題，世界上許多國家的科學家和工程師做了大量的試驗研究，防松緊固裝置起源于國外，通常采用鎖片、銷釘、尼龍嵌入、變形螺紋、化學涂膠等方法，在一定程度上延緩了緊固件自行松脫的時間，但是卻沒有從根本上解決問題。國內現有的防松方法很多，其中一種是不可拆卸的防松方法，其采用焊牢、粘結或沖點鉚接等方式將可拆卸螺紋連接改變為不可拆卸螺紋連接,屬較為可靠的傳統防松方法，但其缺點也很明顯，即螺紋緊固件不能重復使用，且安裝和拆卸時操作非常麻煩。另一種方式是采用機械固定件進行防松，其原理是利用機械固定件使螺紋件與被連接件之間或螺紋件與螺紋件之間固定和銷緊,以制止松動，其缺點是增加緊固連接的重量，從而亦造成制造及安裝上的麻煩，不能進行機動安裝,成本較高。還有一種增大摩擦力的防松方式，其是利用增加螺紋間或螺絲螺母端面的摩擦力或同時增加兩者的摩擦力的方法來達到防松的目的，這種防松方法可靠性差，也并沒有從根本上解決問題，尚存在多重安全隱患，均難適應高標準高安全及其他復雜環境工況的需要。

授權公告號為CN205298218U、名稱為“一種彈性勻壓式防松螺母裝置”的實用新型專利提供了一種防松螺母解決方案，其將主螺母的尾段設計成具有凹槽組合的彈壓部，使主螺母的尾段彈壓部內的螺紋與螺桿螺紋貼合面在整個圓周方向產生均勻分布的摩擦力，消除了螺紋間的局部應力集中，使主螺母在施加材質機械性能允許鎖緊扭力時能夠保證受頻繁震動和交變載荷等各種惡劣環境工況下不出現松動，同時有效保障受力最大部位即主螺母尾段彈壓部內部螺紋的壽命，實現螺桿、主螺母和鎖緊螺母的重復使用。但該方案的主螺母尾段彈壓部及鎖緊螺母的設計還具有提升空間，以便能更加牢固地將主螺母鎖緊在螺栓上。

技術實現要素：

本實用新型的目的是克服現有技術的不足，提供一種軸向壓緊式防松緊固裝置，通過對主螺母變形部位及鎖緊螺母的螺紋結構加以改進，達到更優秀可靠的防松目的。

本實用新型具體采用了如下的技術方案：

軸向壓緊式防松緊固裝置，包括螺栓、主螺母、鎖緊螺母；主螺母與螺栓、鎖緊螺母與主螺母分別通過螺紋連接，具體而言，主螺母的內圈設置有內螺紋I，該內螺紋I與螺栓的外螺紋I相配套，以便主螺母能夠套設于螺栓上；主螺母的外圈設置有外螺紋II，該外螺紋II與鎖緊螺母內圈的內螺紋II相配套，以便鎖緊螺母能夠套設于主螺母上。

鎖緊螺母的內圈設有內螺紋II，該內螺紋II與主螺母的外螺紋II相配套；該鎖緊螺母的外部為標準六方；鎖緊螺母的內螺紋II優選設置為變形細牙螺紋，即內螺紋II的牙型角是變形的；鎖緊螺母的尾端端面上設有壓緊面，該壓緊面垂直于螺栓軸向，并且壓緊面中心設有通孔，當鎖緊螺母套設于主螺母上時，鎖緊螺母的壓緊面能夠與主螺母的尾段變形部相貼合。

主螺母由前段頭部、中段螺紋連接部及尾段變形部組成；前段頭部為標準六方；中段螺紋連接部設有主螺母外螺紋II；尾段變形部設有凹槽組合，凹槽組合包括上凹槽與下凹槽，該上凹槽與下凹槽的開槽方向均垂直于螺栓的軸向；整個上凹槽沿主螺母尾段變形部的圓周進行分布，其包括直線段凹槽、球形凹槽以及弧形凹槽，其中球形凹槽設于整個上凹槽的凹槽兩端，弧形凹槽設于兩個球形凹槽之間，弧形凹槽可設置為一個或兩個，球形凹槽與弧形凹槽之間通過直線段凹槽連接，當弧形凹槽設置為兩個時，弧形凹槽與弧形凹槽之間也通過直線段凹槽連接；整個下凹槽沿主螺母尾段變形部的圓周進行分布，其包括直線段凹槽和半球形凹槽，其中半球形凹槽設于整個下凹槽的凹槽兩端，兩個半球形凹槽之間通過直線段凹槽連接。

進一步，鎖緊螺母的內螺紋II的具體結構為，內螺紋II是螺紋副牙型角變形螺紋，其牙底處設有楔形斜面，該楔形斜面的角度優選為30度；當鎖緊螺母與主螺母間相互擰緊時，主螺母外螺紋II的牙尖能夠緊緊地頂在鎖緊螺母的內螺紋II的楔形斜面上，從而產生較大鎖緊力。由于牙形的角度改變，使施加在螺紋間接觸所產生的法向力與螺栓軸線成60度角，而不是像普通螺紋的30度角，因此鎖緊螺母的變形內螺紋II法向壓力遠遠大于扣緊壓力，所產生的防松摩擦力也就大大增加。同時，主螺母外螺紋II的螺紋牙頂在與鎖緊螺母的變形內螺紋II咬合時，使載荷均勻地分布在接觸的螺旋線全長上，避免了普通螺紋咬合時80％以上的總載荷集中作用在第一和第二牙的螺紋面上，因此使得變形螺紋聯結副不僅克服了普通標準聯結副在振動環境下易于自松的缺點，而且還可延長使用壽命。

進一步，上凹槽的直線段凹槽、球形凹槽以及弧形凹槽設于同一個平面上，下凹槽的直線段凹槽和半球形凹槽設于同一個平面上；較佳地，當上凹槽的弧形凹槽為兩個時，下凹槽的兩個半球形凹槽的位置優選分別設置在上凹槽的兩個弧形凹槽的正下方。

進一步，主螺母的上凹槽和下凹槽呈中心對稱布置，上凹槽和下凹槽的槽深(即整個凹槽在主螺母尾段變形部上的總周長)均大于主螺母尾段變形部內孔的半徑，具體的槽深度優選設置為主螺母尾段變形部內孔半徑加上1.5mm至2.5mm。

進一步，上凹槽和下凹槽開槽在主螺母內螺紋I的螺紋大徑處。

進一步，下凹槽設于尾段變形部的靠近中段螺紋連接部的根處。

進一步，上凹槽的弧形凹槽的弧形頂點方向為遠離下凹槽的方向，下凹槽的半球形凹槽的凸起方向為靠近上凹槽的方向。

進一步，鎖緊螺母壓緊面的通孔的孔徑不小于主螺母的通孔的孔徑，以便螺栓能從該通孔中穿過。

進一步，螺栓、鎖緊螺母由OCr18Ni9，A2-70級(304)奧氏不銹鋼體材料制成，主螺母由Cr17Ni14Mo2，A4-80級(316)奧氏不銹鋼體材料制成。

本實用新型的工作原理是，將鎖緊螺母套設于主螺母后，通過旋緊鎖緊螺母，使得鎖緊螺母的壓緊面緊貼并擠壓主螺母的尾段變形部，使得尾段變形部向主螺母前段頭部的方向使力；由于尾段變形部設有凹槽組，在鎖緊螺母的壓緊面的作用下，主螺母尾段變形部的凹槽發生形變，該變形凹槽處的內螺紋能夠緊緊咬合住螺栓的螺紋，從而達到將螺栓螺母緊固的效果。由于上下凹槽設有直線段凹槽、球形凹槽/半球形凹槽以及弧形凹槽，從而產生了結構性的彈性變形模量，最終達到可重復使用的目的。其中，直線段凹槽的設置能夠保證開槽的位置在螺紋的大徑上；球形凹槽/半球形凹槽的設置能夠保證在機械運動時，彈性變形模量控制在正常的往復運動且不會產生變形和失去彈性；又由于螺紋有傾斜角，未設置弧形凹槽就會容易破壞螺紋的牙型角，弧形凹槽的設置可以保證凹槽組合的開槽位置在螺紋的大徑上。

在優選方案下，由于鎖緊螺母的內螺紋II是變形細牙螺紋，鎖緊螺母套設在主螺母的外螺紋II上時，變形細牙螺紋能夠抱緊主螺母外螺紋II，使得鎖緊螺母的壓緊面能夠牢固地被固定，從而實現鎖緊螺母能夠長久軸向壓制住主螺母，在鎖緊主螺母的同時也達到了自鎖的目的，更一步優化了螺母的防松功能。

通過采用上述技術方案，本實用新型能夠實現如下的技術效果：

1.可靠的抗震防松性能：本實用新型能夠實現雙重鎖緊，即一方面通過主螺母上下凹槽對螺栓的大徑螺紋進行鎖緊，另一方面鎖緊螺母的變形螺紋對主螺母進行鎖緊，使得主螺母在實現鎖緊螺栓時達到自鎖，更好地實現了抗震防松的性能。

2.根據本實用新型的原理可知，本實用新型可在不破壞螺紋副結構的情況下對螺栓進行鎖緊，因此可顯著地提高螺母及螺栓的使用壽命。

3.可重復使用：主螺母的凹槽組起到了彈性變形的作用，因此本實用新型可以實現重復使用。

4.無需任何輔助鎖緊元件，如彈簧墊圈、止動墊片等。本緊固裝置不需要外界的任何輔助元件可以達到完全自鎖的目的，即主螺母鎖緊螺栓，鎖緊螺母鎖緊主螺母，達到完全自鎖的效果。

5.方便裝卸：本實用新型屬自由旋轉型，在最終擰緊時才需施加力矩。

6.本實用新型屬于統配型的緊固裝置，規格型號采用標準尺寸，與標準外螺紋相匹配。

7.本實用新型不受溫度劇烈變化的影響，可廣泛應用于要求自鎖功能的零部件上，如高速鐵路、航天、船舶、汽車等要求高的自鎖零件上，根據實際需要設置尺寸規格即可。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例的結構示意圖。

圖2是本實用新型實施例中主螺母結構示意圖。

圖3是圖2中I部分局部放大圖。

圖4是圖2中J部分局部放大圖。

圖5是本實用新型實施例中鎖緊螺母結構示意圖。

圖6是本實用新型實施例中鎖緊螺母細牙螺紋結構示意圖。

圖中標記代表：1.螺栓；2.主螺母；3.鎖緊螺母；4.墊圈；11.螺栓外螺紋I；21.前段頭部；22.中段螺紋連接部；23.尾段變形部；24.主螺母內螺紋I；25.主螺母外螺紋II；31.鎖緊螺母內螺紋II；32.鎖緊螺母壓緊面；231.上凹槽；232.下凹槽；2311.直線段凹槽；2312.球形凹槽；2313.弧形凹槽；2321.直線段凹槽；2322.半球形凹槽。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細說明。

本實用新型較佳實施例的結構如圖1所示。本實施例的軸向壓緊式防松緊固裝置包括螺栓1、主螺母2、鎖緊螺母3；其中，主螺母2的內圈設置有內螺紋I24，該內螺紋I24與螺栓1的外螺紋I11相配套，主螺母2通過螺紋套設于螺栓1上；主螺母2的外圈設置有外螺紋II25，鎖緊螺母3的內圈設置有內螺紋II31，主螺母外螺紋II25與鎖緊螺母內螺紋II31相配套，鎖緊螺母3通過螺紋套設于主螺母2上。本實施例還增設了墊圈4，設于主螺母2與螺栓頭之間。

主螺母結構如圖2所示。主螺母2由前段頭部21、中段螺紋連接部22及尾段變形部23組成；主螺母2的前段頭部21為標準的正六方；中段螺紋連接部22的外表面設有主螺母外螺紋II25；尾段變形部23設有凹槽組合，凹槽組合具體包括一個上凹槽231與一個下凹槽232，該兩凹槽呈中心對稱布置且互相平行，兩凹槽的開槽方向均垂直于螺栓1的軸向，開槽位置均在主螺母內螺紋I24的螺紋大徑處；基于防松效果考慮，上凹槽和下凹槽的槽深設置為主螺母尾段變形部23內孔半徑加上1.5至2.5mm；下凹槽232設于尾段變形部23上的靠近中段螺紋連接部22的交界位置。

凹槽組合的具體結構參見圖3、圖4。上凹槽231的兩端為球形凹槽2312，球形凹槽2312之間設有兩個弧形凹槽2313，球形凹槽2312與弧形凹槽2313、兩個弧形凹槽2313之間分別通過直線段凹槽2311連接，弧形凹槽2313的弧形頂點朝向遠離下凹槽232的方向；下凹槽232的兩端為半球形凹槽2322，兩半球形凹槽2322之間通過直線段凹槽2321連接，半球形凹槽2322的凸起朝向靠近上凹槽231的方向。

鎖緊螺母3的結構如圖5所示。鎖緊螺母3的內圈設有內螺紋II31，該內螺紋II31與主螺母的外螺紋II25相配套；該鎖緊螺母的外部為標準六方；鎖緊螺母31內螺紋II采用變形細牙螺紋；鎖緊螺母3的尾端端面上設有壓緊面32，該壓緊面32垂直于螺栓1軸向，并且壓緊面32中心設有通孔，該通孔的孔徑應不小于主螺母2的通孔的孔徑。當鎖緊螺母3套設于主螺母2上時，鎖緊螺母3的壓緊面32與主螺母2的尾段變形部23相貼合。

鎖緊螺母31的變形細牙螺紋結構如圖6所示。螺紋副牙型角變形螺紋(圖6中的陰影部分)的牙底處設有角度為30度的楔形斜面，使得鎖緊螺母3與主螺母2間相互擰緊時，主螺母外螺紋II25的牙尖能夠緊緊地頂在鎖緊螺母的內螺紋II31的楔形斜面上，從而產生一定的鎖緊力，實現主螺母2自鎖。

上述實施例所推薦的軸向壓緊式防松緊固裝置的規格尺寸可以按如下表1進行設置：(注：“L”為螺栓長度)

表1

根據表1的規格尺寸，相對應的安裝過程使用緊固力矩為表2所示：

表2

表2給出的緊固力矩是考慮人為可控的力量，同時也是方便安裝重復使用的重要依據。

為了更好地實施本實施例，優選對技術做如下要求：軸向壓緊式防松緊固裝置對零件產生夾緊力作用的螺母緊固后的松開力矩值應大于或等于其緊固力矩值；軸向壓緊式防松緊固裝置對緊固裝置進行振動試驗后，對零件產生夾緊力作用的螺母的緊固力矩值應大于或等于其振動試驗前緊固力矩值的95％；軸向壓緊式防松緊固裝置不同防松方式規定的試驗緊固力矩及潤滑的條件下，對緊固裝置進行振幅為0.1d、頻率為10Hz、振動次數為1200次的橫向振動試驗后，螺栓殘余軸力與初始軸力之比應大于或等于80％。

本實用新型不限于上述實施例，一切采用等同替換或等效替換形成的技術方案均屬于本實用新型要求保護的范圍。