CN105715653B - 限位型防松螺栓总成 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机械设计技术领域，具体的说是一种限位型防松螺栓总成。该螺栓总成包括螺母、法兰盘、垫片、卡簧式锁销、螺杆和垫皮；所述的螺母与法兰盘固定连接；所述的螺杆依次穿过垫片、螺母和法兰盘；所述的法兰盘上开有多对通槽；所述的卡簧式锁销的两端呈回钩状，并且卡在法兰盘的外边缘上。本发明是一种采取在法兰盘及螺杆端面所开的通槽内压入卡簧式锁销和垫皮，限制螺母与螺杆之间的相对转动使之远远小于临界值。虽结构较复杂，但防止螺栓松动的效能十分可靠，尤其对防止初始松动，效果更为突出，拆装简便，且只需常用工具。
Description
技术领域
本发明涉及机械设计技术领域，具体的说是一种限位型防松螺栓总成。
背景技术
螺栓连接的部件，因受振动或交变载荷，导致螺纹副和支撑面间摩擦阻力有时瞬间急剧减小(甚至消失)，有可能使螺母与螺杆之间产生微小转动(微小松动)，导致螺栓预紧力微小降低。当螺栓的初始松动(螺母与螺杆之间初始的小角度转动)多次累积达到临界值——螺栓预紧力降到下限(转角临界值一般小于5度)，螺栓松动程度会随着动载荷显著加快，部件因失去固定造成破坏导致轻则2类(严重)重则1类(致命)故障。
一般防松垫片难以满足要求。目前更多采用开花螺母，拧紧后在螺杆的通孔和开花螺母的嵌入槽之间穿锁销来防松。但装配时，拧紧螺母后，嵌入槽和通孔之间的轴向位置和角度位置都很难碰巧对准。若相差很大，继续拧紧螺母，可能紧不到理想位置；放松螺母，可能因初始松动大于临界值，导致螺栓预紧力不够。而且嵌入槽与锁销之间还有装配间隙。因此该结构不能防止初始松动，只能避免螺栓松动到一定程度后的进一步松动。
专利内容
本发明提供了采取在法兰盘端面的一对通槽及螺杆端面的一个通槽内压入卡簧式锁销和垫皮，限制螺母与螺杆之间的相对转动使之远远小于临界值，达到可靠防止初始松动的限位型防松螺栓总成，克服了现有螺栓由于松动带来的一切问题。
本发明的技术方案结合附图说明如下：
一种限位型防松螺栓总成，该螺栓总成包括螺母1、法兰盘2、垫片3、卡簧式锁销4、螺杆7和垫皮8；所述的螺母1与法兰盘2固定连接；所述的螺杆7依次穿过垫片3、螺母1和法兰盘2；所述的法兰盘2上开有多个通槽；所述的卡簧式锁销4的两端呈回钩状，并且卡在法兰盘2的外边缘上。
所述的法兰盘2的直径小于或等于螺母1的内径，其端面上相邻两个通槽之间夹角为4度、12度、20度、36度中任意一个。
所述的螺杆7穿过垫片3、螺母1和法兰盘2的一端的端面上开有两个互相垂直的通槽即A通槽5和B通槽6。
所述的螺杆7为阶梯形，粗径处有和螺母1内螺纹相配合的外螺纹。
所述的卡簧式锁销4的长度略小于法兰盘2的直径。
该螺栓总成还包括设置在法兰盘2和螺杆7通槽内的垫皮8，所述的卡簧式锁销4和法兰盘2与螺杆7端面的通槽呈过渡配合，垫皮8被卡簧式锁销4压入法兰盘2和螺杆7的通槽内，用来消除卡簧式锁销4与法兰盘2和卡簧式锁销4与螺杆7通槽之间的间隙。
本发明的有益效果为：
1、本发明不是利用摩擦力矩来防止螺栓松动，而是采取在法兰盘及螺杆端面所开的通槽内压入卡簧式锁销和垫皮，限制螺母与螺杆之间的相对转动使之远远小于临界值。虽结构较复杂，但防止螺栓松动的效能十分可靠，尤其对防止初始松动，效果更为突出。
2、本发明的法兰盘端面相邻2个通槽轴线之间的夹角称为开角，规定为4度、12度、20度、36度，四选其一。螺母首次拧紧达到预紧力要求后，为将法兰盘与螺杆的通槽调整共线以压进锁销而第二次拧紧螺母1的角度称为调整量。——在这四个角度下，调整量最大值不会超过开角的一半，即不会超过2度、6度、10度、18度。与开角2度、6度、10度、18度(对应调整量最大值分别为2度、6度、10度、18度)相比，在调整量最大值相同的前提下，减半法兰的开槽数目、显著降低加工成本，同时显著提高通槽和卡簧式锁销的强度，达到了双赢效果。
3、本发明结构牢固可靠，装卸简单且只需常用工具。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图(单独加工法兰盘，后与螺母焊成一体时的结构装配图)；
图2为本发明法兰盘(端面有多对通槽)、螺母、锁销、垫皮与螺杆端面连接装配特写图；
图3本发明螺杆螺纹及锁销结构特点说明图；
图4本发明通槽A和通槽B指示图。
图中：1、螺母；2、法兰盘；3、垫片；4、卡簧式锁销；5、A通槽；6、B通槽；7、螺杆；8、垫皮。
具体实施方式
参阅图1，一种限位型防松螺栓总成，该螺栓总成包括螺母1、法兰盘2、垫片3、卡簧式锁销4、螺杆7和垫皮8。所述的螺杆7依次穿过垫片3、螺母1和法兰盘2；所述的法兰盘2上开有多个等宽的通槽，可以单独加工后与螺母1焊成一体以便于大批量生产，也可与螺母1一体加工，所述的法兰盘2的直径小于或等于螺母1的内径，便于装卸。法兰盘2上的通槽总数为偶数，每个通槽都对应有唯一的一个通槽与之轴线共线且通过圆心，称为一对通槽。
所述的卡簧式锁销4的两端呈回钩状，长度略小于法兰盘2的直径，装配时卡簧式锁销4会被法兰盘2沿径向撑开，便于安装。装好后，锁销两端的回钩紧紧卡住法兰盘2的外边缘。保证扣紧法兰盘2，连接牢固可靠。
所述的螺杆7为阶梯形，粗径处有和螺母1内螺纹相配合的外螺纹。
所述的螺杆7穿过垫片3、螺母1和法兰盘2的一端的端面上开有两个互相呈90度角的通槽，分别称为A通槽5和B通槽6，其槽宽与法兰盘2的通槽相同。
所述的卡簧式锁销4与法兰盘2和螺杆7端面的通槽呈过渡配合，通过在通槽内压入垫皮8，使得卡簧式锁销4与通槽之间达到紧密结合，除非卡簧式锁销4因剪切失效(折断或严重变形)，螺杆7与螺母1之间的相对转动将远远小于临界值，故能有效防止螺栓的初始松动，垫皮8材质要求延展性好，且不易破损。
使用时，当法兰盘2端面上任意一对通槽的两边与A或B通槽的两边各成一条线即共线时，即可将卡簧式锁销4及金属垫皮8压进通槽中，直到卡簧式锁销4扣紧法兰盘2端面。用常用的工具如手锤等，敲击即可完成。若当首次拧紧螺母1达到预紧要求时卡簧式锁销4不能正好装入通槽，为了保证螺栓的预紧力，规定此时只能继续拧紧螺母1。
实施例
若开角为10度，即法兰盘2端面上开18对(36个)通槽，当A通槽5共线时B通槽6也会同时共线。若A通槽5比法兰盘2端面开的一个通槽角度略超前，则只能继续拧紧螺母1约10度才能使A通槽5或B通槽6共线。故对于开角10度的法兰盘2，螺母1调整量最大值为10度。显然，调整量的最大值不会大于开角。
开角越小，在法兰盘2上开槽越多，拧紧后共线的概率越大，不共线时调整量越小，调整越容易。反之，开槽越少，共线的概率越小，不共线时调整量越大，调整越困难。但开槽越少，加工成本会降低，且相邻两个槽之间的宽度(槽的壁厚)加大，槽和卡簧式锁销4也可以加宽，利于提高法兰盘2和卡簧式锁销4的强度。
即要减少在法兰盘2端面的开槽数量，又要减小调整量，就要求对开角进行优化。本发明计算出法兰盘2上开角的四个优化值分别为4、12、20、36度可四选其一，具体如下。
开角12度：
在法兰盘2端面开15对通槽。当A通槽5共线(记为0度)时，B通槽6不会同时共线，此时最靠近B通槽6的法兰盘2端面相邻两个槽的角度分别为90-12/2＝84度和90+12/2＝96度。即与A通槽5成90度的B通槽6恰好处于法兰盘2端面相邻两个槽的正中间。若A通槽5比法兰盘2端面开的一个槽角度略超前，为使A通槽5共线，需要将螺母1拧紧12度。但对B通槽6，则只需将螺母1拧紧6度就可共线。显然此方案在任何情况下调整量的最大值都不会大于一半开角——6度。
和开角10度、18对通槽的方案相比，调整量最大值从10度减小为6度(与开角6度30对通槽的调整量最大值相同)，通槽数减少、加工成本降低、法兰盘2和卡簧式锁销4的强度提高。
同理，开角4度时，当A通槽5共线(记为0度)时，最靠近B通槽6的法兰盘2端面相邻两个槽的角度分别为90-4/2＝88度和90+4/2＝92度；开角20度时，最靠近B通槽6的法兰盘2端面相邻两个槽的角度分别为90-20/2＝80度和90+20/2＝100度；开角36度时，最靠近B通槽6的法兰盘2端面相邻两个槽的角度分别为90-36/2＝72度和90+36/2＝108度；即与A通槽5成90度的B通槽6都恰好处于法兰盘2端面相邻两个槽的正中间。
显然这三个方案在任何情况下调整量的最大值也都不会大于一半开角——2、10、18度。
若第二次拧紧螺母1拧紧的角度过大了，需要再次调整时，既可继续拧紧也可放松螺母1来调整。若开角12度时，A通槽5比法兰端面开的一个槽角度略超前，可直接略微放松螺母1达到共线，而不必非要将螺母1继续拧紧6度达到共线，故再次调整时，调整角度最大值不会超过1/4开角。同理，对其余优化方案，再次调整角度最大值不会超过1、5、9度。
拆卸时，只需用常用工具(如螺丝刀)将卡簧式锁销4与法兰盘2结合处的回钩状部分翘起，即可方便地拆开。
本发明适用于对螺栓防松，特别是对防止初始松动要求苛刻的部件。
Claims (1)
1.一种限位型防松螺栓总成，其特征在于，该螺栓总成包括螺母(1)、法兰盘(2)、垫片(3)、卡簧式锁销(4)、螺杆(7)和垫皮(8)；所述的螺母(1)与法兰盘(2)固定连接；所述的螺杆(7)依次穿过垫片(3)、螺母(1)和法兰盘(2)；所述的法兰盘(2)上开有多个通槽；所述的卡簧式锁销(4)的两端呈回钩状，并且卡在法兰盘(2)的外边缘上；所述的法兰盘(2)的端面上相邻两个通槽之间夹角为4度、12度、20度、36度中任意一个；所述的螺杆(7)穿过垫片(3)、螺母(1)和法兰盘(2)的一端的端面上开有两个互相垂直的通槽即A通槽(5)和B通槽(6)；所述的螺杆(7)为阶梯形，粗径处有和螺母(1)内螺纹相配合的外螺纹；所述的卡簧式锁销(4)的长度略小于法兰盘(2)的直径；该螺栓总成还包括设置在法兰盘(2)和螺杆(7)通槽内的垫皮(8)，所述的卡簧式锁销(4)和法兰盘(2)与螺杆(7)端面的通槽呈过渡配合，垫皮(8)被卡簧式锁销(4)压入法兰盘(2)和螺杆(7)的通槽内，用来消除卡簧式锁销(4)与法兰盘(2)和卡簧式锁销(4)与螺杆(7)通槽之间的间隙。
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