CN109083917A - 双重防松吸振型自锁螺母 - Google Patents

Abstract

一种双重防松吸振型自锁螺母，解决了现有螺栓组件的螺母不能满足防松要求，降低螺母重复使用率等问题。包括内螺纹与相配合联接螺栓的外螺纹相同的上、下体，其技术要点是：下体偏心凸台的上端面与上体偏心孔内腔之间设置有摩擦吸振垫，摩擦吸振垫底面与下体偏心凸台的上端面采用相吻合的锥面，在下体偏心凸台外周与上体偏心孔内周的环形槽之间设置有摩擦吸振环，设置有上同心标记的上体内螺纹和设置有下同心标记的下体内螺纹，在初始状态下与联接螺栓外螺纹在同一轴线上，且上、下同心标记重合。其结构简单，设计合理，显著增强防松效果，不仅加工容易、拆装方便、提高螺母重复使用率，而且满足了高速运行设备防止螺纹连接松动的严格要求。

Description

双重防松吸振型自锁螺母

技术领域

本发明涉及一种螺栓组件用的防松螺母，特别是一种可与联接螺栓相配合产生金属与金属、非金属与金属等防松效果的双重防松吸振型自锁螺母。它主要用于一些与螺栓组件相配合的需要严格防止螺母松动的重要零部件连接的机械设备。

背景技术

通常机械设备螺纹联接用的紧固件由螺栓、螺母、垫圈等构成的螺栓组件，主要功能是实现零部件连接。但是，在需要严格防止螺母松动的重要零部件连接的机械设备中，现有常规的防松方法所使用的与螺栓组件相配合的防松螺母，很难满足重要零部件连接的防松要求。

目前，为了解决上述问题，相继出现了一些利用双螺母组合防松结构设计，如在专利GB1547585、DE364066825、FR 1.217.394、EP0362132A1、2003-42128A等文献中所公开的技术内容。但在使用中发现这些结构还存在一些问题：其一是不能避免螺母在实施防松时对联接螺栓产生较大的附加轴向应力；其二是不能满足螺栓组件在振动交变、频率高、强度大、周期长等工况的防松要求。在JP 2007-211892A中公开了一种利用螺母下端开设的圆柱孔、圆锥孔，将垫圈、可变形带锥台薄壁套筒连接在一起，形成组合式防松螺母组件。由于其主要防松设计是依靠可变形带锥台薄壁套筒的变形实现，带锥台薄壁套筒，在工作时必须产生变形，所以这种螺母与可变形带锥台薄壁套筒轴向距离的变化，将直接影响到螺母防松效果。在GB 122272A中也公开了一种具有上、下体结构的防松螺母，利用螺母上体下端偏心凸台、下体上端偏心孔及偏心孔端部锥状变形凸台、上体下端偏心凸台根部凹槽，实施组合式防松。因该螺母上、下体摩擦系数受其材料限制及轴向结构设计不合理诸因素的影响，造成初始间隙不确定等的影响，故无法实现利用螺母下体松动力矩自动补紧螺母上体自锁力矩，同时也给该螺母内螺纹整体加工造成一定困难。

本申请人曾设计出公告号为CN2818887Y的“自锁螺母”和公开号为CN103277392A的“偏心式自锁螺母”，基本上解决了现有螺母防松存在的防缓、强度不足等问题。在此基础上又设计出了公开号为CN1987133A的“偏心式自锁螺母”。其记载的主要技术内容是：在螺母本体上方组装自锁环，并保持“轴向距离”与螺纹导程之间关系及利用螺母松动力矩实施自动补紧。同时还提出了“带锥台薄壁套筒的锥台端部与螺母上体偏心孔之间设置有由非金属材料或金属材料制成的阻尼套环”等技术措施，因此，提高了防松效果。但是，因在实际应用中发现，“阻尼环”受安装位置、连接结构等影响，在承受轴向压力时，变形方向不确定，不能有效阻止、吸收螺母上、下体轴向、径向振动传递。尤其当螺母重复使用时，无法保证上、下体连接初始摩擦力不变，降低了螺母重复使用效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种双重防松吸振型自锁螺母，它有效解决了现有螺栓组件的螺母不能满足防松要求，降低螺母重复使用率等问题，其结构简单，设计合理，显著增强防松效果，不仅加工容易、拆装方便、提高螺母重复使用率，而且满足了高速运行设备防止螺纹连接松动的严格要求。

本发明所采用的技术方案是：该双重防松吸振型自锁螺母包括上部设置有偏心凸台的下体，下部设置有偏心孔的上体，上、下体的内螺纹与相配合联接螺栓的外螺纹相同，其技术要点是：所述下体偏心凸台的上端面与上体偏心孔内腔之间设置有非金属材料制成的摩擦吸振垫，摩擦吸振垫底面与下体偏心凸台相接触的上端面采用相互吻合的锥面，当上体相对下体转动角度α轴向压紧摩擦吸振垫时，摩擦吸振垫的变形方向始终指向所接触的联接螺栓表面，在下体偏心凸台外周与上体偏心孔内周的环形槽之间设置有非金属材料制成的摩擦吸振环，设置有上同心标记的上体内螺纹和设置有下同心标记的下体内螺纹，在初始状态下与联接螺栓内螺纹在同一轴线上，且上、下同心标记重合。

所述摩擦吸振垫采用摩擦系数大、吸振效果好的非金属材料制成环形锥台体，环形锥台体的内径与联接螺栓的外径相同。

本发明具有的优点及积极效果是：由于该双重防松吸振型自锁螺母（以下简称吸振螺母，用来区别其它自锁螺母）的下体偏心凸台的上端面与上体偏心孔内腔之间设置有非金属材料制成的摩擦吸振垫，摩擦吸振垫底面与下体偏心凸台相接触的上端面采用相互吻合的锥面，在下体偏心凸台外周与上体偏心孔内周的环形槽之间设置有非金属材料制成的摩擦吸振环，所以其结构简单，设计合理，显著增强防松效果，不仅加工容易、拆装方便、提高螺母重复使用率，而且满足了高速运行设备防止螺纹连接松动的严格要求。其原因就在于：吸振螺母采用了上述独特的结构，在初始状态时，上、下体内螺纹孔同心；实施防松时，上体相对下体转动角度α，造成上体螺纹内孔相对下体螺纹内孔偏心，轴向压紧摩擦吸振垫产生弹性变形，因摩擦吸振垫的变形方向始终指向所接触的联接螺栓表面，故增加对联接螺栓径向压力，提升了吸振螺母防松效果，也阻断了上、下体沿轴向振动传递，并有效吸收了作用在上、下体上的轴向高频振动；同时在偏心距a的作用下，摩擦吸振环沿偏心方向局部受压产生弹性变形，不仅使吸振螺母摩擦力增加，摩擦吸振环也阻断了上、下体沿径向振动传递，吸振螺母就对联接螺栓产生双重摩擦力，有效防止吸振螺母松动。因有效吸收了作用在上、下体上的径向高频振动，确保吸振螺母在实施防松后，上下体之间无论振动频率如何变化，不发生相对松动，保证吸振螺母初始防松摩擦力不变，故能够进一步提升防松效果。摩擦吸振环的另一个作用是，确保吸振螺母重复使用时，上下体连接摩擦力不变。因此，本发明有效解决了现有螺栓组件的螺母不能满足防松要求，降低螺母重复使用率等问题。

附图说明

以下结合附图对本发明作进一步描述。

图1是本发明的一种结构示意图；

图2是图1中上体的一种结构示意图：

图3是图1中摩擦吸振环的一种结构示意图：

图4是图1中摩擦吸振垫的一种结构示意图：

图5是图1中下体的一种结构示意图。

图中序号说明：1上体、2上同心标记、3下同心标记、4下体、5摩擦吸振环、6摩擦吸振垫、7偏心孔、8环形槽、9偏心凸台、a偏心距、转动角度α。

具体实施方式

根据图1～5详细说明本发明的具体结构。该双重防松吸振型自锁螺母包括上部设置有偏心凸台9的下体4，下部设置有偏心孔7的上体1，摩擦吸振垫6和摩擦吸振环5等零部件。上体1、下体4的内螺纹与相配合联接螺栓（图中未示出）的外螺纹相同。其中摩擦吸振垫6采用摩擦系数大、吸振效果好的非金属材料制成环形锥台体，环形锥台体的内径与联接螺栓的外径相同。下体4偏心凸台9的上端面与上体1偏心孔7内腔之间，设置有非金属材料制成的摩擦吸振垫6，摩擦吸振垫6底面与下体4偏心凸台9相接触的上端面采用相互吻合的锥面。当上体1相对下体4转动角度α轴向压紧摩擦吸振垫6时，摩擦吸振垫6的变形方向始终指向所接触的联接螺栓表面。为了充分吸收径向振动，在下体4偏心凸台9外周与上体1偏心孔7内周的环形槽8之间设置有非金属材料制成的摩擦吸振环5。设置有上同心标记2的上体1内螺纹和设置有下同心标记3的下体4内螺纹，在初始状态下与联接螺栓外螺纹在同一轴线上，且上、下同心标记2、3重合（如图1所示）。

该吸振螺母实际应用时，上述结构联接固定的主要作用有二点：一是产生一定的初始摩擦力，以保证在使用前初始状态的上、下体1、4之间不发生相对移动，方便使用；二是阻止并吸收来自径向振动能量的传递。轴向摩擦吸振垫6设置在下体4 偏心凸台9上端面与上体1偏心孔7内腔之间，并保证完全密贴，为了实现吸振螺母在轴向力作用下抱紧联接螺杆的功能，轴向摩擦吸振垫6与下体4偏心凸台9上端面设置成“环形锥台体”。正因为如此，轴向摩擦吸振垫6产生的主要作用有二点：一是在实施吸振螺母锁紧防松时，在轴向力及“环形锥台体”作用下，轴向摩擦吸振垫6的变形方向指向吸振螺母中心，抱紧联接螺杆，增加了吸振螺母的防松效果；二是阻止并吸收来自轴向振动能量的传递。

径向摩擦吸振环5与上体1偏心孔7同心，与下体4偏心凸台9外径过盈配合，轴向摩擦吸振垫6与上体1偏心孔7密贴，其内螺纹孔与螺母上下体内螺纹孔同心、同尺寸。

在初始状态下，吸振螺母上体1、下体4、轴向摩擦吸振垫6内螺纹孔同心、同尺寸，此时，吸振螺母与普通螺母完全一样，可以徒手轻松旋入相同尺寸规格的联接螺栓上，实施螺纹连接操作。当需要实施吸振螺母防松时，将吸振螺母的上体1相对下体4，沿拧紧螺母方向旋转一个角度α。，此时，吸振螺母将发生以下变化：其一上下体沿轴向靠近，外部间隙减小；其二上下体内螺纹孔发生偏心，对联接螺杆产生径向压力，增加了上下体内螺纹与联接螺杆摩擦力；其三轴向摩擦吸振垫6被压缩，在“环形锥台体”作用下抱紧联接螺杆，增加摩擦力；其四在偏心力作用下，上体1偏心孔7与下体4偏心凸台9发生偏心，并沿偏心方向压缩径向摩擦吸振环5，增加上体1偏心孔7与下体4偏心凸台9摩擦力。

为科学分析吸振螺母实施防松原理，设下体4与联接螺杆摩擦力为F1、上体1与联接螺杆摩擦力为F2、上体偏心孔7与下体偏心凸台9摩擦力为F3，则存在“F1>F2>F3”的关系。因此，在下体4发生松动时，不能通过F3带动上体一同松动，造成下体4相对上体1沿松开螺母方向转过一个角度，即相当于上体1相对下体4沿拧紧螺母方向旋转了一个角度，增加了吸振螺母的防松锁紧力矩。

该吸振螺母是在“偏心式自锁螺母”（CN103277392B）的结构基础上改进的，二者的重要区别是：（1）吸振螺母利用安放在下体4 偏心凸台9上端面与上体1偏心孔7下端面中间的轴向摩擦吸振垫6，吸收、隔离来自吸振螺母上下体振动沿轴向传递，并在吸振螺母实施防松时，利用轴向摩擦吸振垫6定向变形作用抱紧联接螺杆，增加吸振螺母防松能力；（2）吸振螺母在上体1偏心孔7的下端设置了径向摩擦吸振环5，增加了吸振螺母上下体连接摩擦力，同时，吸收、隔离来自吸振螺母上下体振动沿径向传递。

为了明确标记吸振螺母的安装方向，在沿垂直偏心方向，对应上、下同心标记2、3的平行面冲压标记“箭头”或标记“三角”等，将冲压有“箭头”或“三角”的上、下同心标记2、3重合对正，吸振螺母同心后，即可作为普通螺母使用。

在偏心距a与 转动角度α作用下，吸振螺母内部将发生以下四种变化：一、在偏心距a作用下，提高上体1、下体4内螺纹沿偏心方向对联接螺栓的径向作用力，增加了吸振螺母与联接螺栓结合部位的摩擦力；二、在偏心距a作用下，偏心凸台9与偏心孔7沿偏心方向作用力增加，增加了吸振螺母的上体1、下体4连接处摩擦力；三、在转动角度α作用下，上体1相对下体4沿轴向发生相对移动，增加了摩擦吸振垫6轴向压力，在偏心凸台9锥形面作用下，摩擦吸振垫6定向弹性变形，增加了对联接螺栓螺纹表面径向压力，提升了吸振螺母的防松效果；四、在偏心距a作用下，偏心凸台9相对偏心孔7沿偏心方向径向微移，使摩擦吸振环5沿偏心方向局部发生径向弹性变形，增加了吸振螺母的上体1、下体4连接处摩擦力。

因摩擦吸振垫6、摩擦吸振环5选择了吸振效果好的材料制造，使上体1与下体4不能沿轴向、径向传递振动，确保了吸振螺母防松效果。

为了拆装方便，防止吸振螺母安装反向，因此在上体1下体4外周面设置了相互对应的上、下同心标记 2、3。当需要拆卸吸振螺母时，只要将上体1相对下体4沿松开吸振螺母的方向转回初始位置，就可使上体1、下体4外周面的上、下同心标记2、3对齐，确保上体1、下体4内螺纹孔恢复同心，消除吸振螺母对联接螺栓径向压力及摩擦力。

由于摩擦吸振环5在初始安装时与偏心凸台9、偏心孔7内表面环形槽8采用过盈配合安装，所以确保了上体1、下体4有足够的满足吸振螺母自锁需要的连接摩擦力，同时，也可以保证吸振螺母在重复使用时，上体1、下体4连接摩擦力不变。

Claims (2)

1.一种双重防松吸振型自锁螺母，包括上部设置有偏心凸台的下体，下部设置有偏心孔的上体，上、下体的内螺纹与相配合联接螺栓的外螺纹相同，其特征在于：所述下体偏心凸台的上端面与上体偏心孔内腔之间设置有非金属材料制成的摩擦吸振垫，摩擦吸振垫底面与下体偏心凸台相接触的上端面采用相互吻合的锥面，当上体相对下体转动角度α轴向压紧摩擦吸振垫时，摩擦吸振垫的变形方向始终指向所接触的联接螺栓表面，在下体偏心凸台外周与上体偏心孔内周的环形槽之间设置有非金属材料制成的摩擦吸振环，设置有上同心标记的上体内螺纹和设置有下同心标记的下体内螺纹，在初始状态下与联接螺栓外螺纹在同一轴线上，且上、下同心标记重合。

2.根据权利要求1所述的双重防松吸振型自锁螺母，其特征在于：所述摩擦吸振垫采用摩擦系数大、吸振效果好的非金属材料制成环形锥台体，环形锥台体的内径与联接螺栓的外径相同。