CN203560260U - 螺纹挤压防松紧固连接*** - Google Patents

Abstract

螺纹挤压防松紧固连接***。提供有利于螺母和螺栓连接时螺纹挤压变形紧固的螺纹牙型新设计、或/和设计硬度有差异的材料，且获得低止旋扭矩。提供了由牙型新设计、软硬配置的螺母与螺栓材料和螺母新尺寸三种特征的组合方案。***中螺母比螺栓硬度低、螺纹牙更厚，安装后螺栓螺纹会无间隙嵌入螺母螺纹中锁死，达到防松目的。螺栓采用牙高减小、牙厚增厚、牙底加宽、圆弧牙型，使疲劳强度、使用寿命提高，安装快捷。用螺母新尺寸，抗疲劳强度大、使用寿命长。性能优于一般防松螺纹紧固件。安装只需一只扭矩扳手，聚集了冷拉铆钉变形固紧效果和螺栓连接简单的优点，可用于铁路、重载汽车、船舶、矿山机械、电力设备等，特别是铆接工具存在干涉等场合。

Description

螺纹挤压防松紧固连接***

(一)技术领域：本实用新型涉及一种构件连接***，主要用于需要有一定紧固强度或振动工况、被连件两侧空间不太大或有干涉等场合。属车辆配件、部件类（B60R）。 

(二)背景技术：

现有紧固连接行业中，若采用常规螺栓标准件，即使采用高强度等级10.9级的螺栓，在特殊工况下，由于抗振性能弱、防松性能不足、疲劳强度不高等问题也会导致经常出现连接失效。 

近年来，在货车、汽车和桥梁等关键部位的连接均采用冷拉铆接，并替代了过去的热铆和普通螺拴连接，连接可靠性获得有效的保证，尤其是抗振性能较好。但冷拉铆接（即用拉铆钉紧固连接）存在如下问题：1）冷拉铆接的铆接工具是铆接器，铆接器安装及拆卸复杂，包括泵站、铆枪等，安装成本较高。2）铆接器一般放在被连件后侧，并夹紧铆钉后端杆后拉铆接，因而在被连件后侧需要有一定的活动空间，而现在某些特殊环境因素如：干涉问题、泵站工作条件及运输困难等因素影响下，难以完成安装。 

中国实用新型专利2002年公开了一种《防松螺纹紧固件》（ZL02220635。3），它是采用在紧固螺纹间涂树脂层，当螺母螺栓拧紧时，树脂层碎裂，增加摩擦力而达到防松紧固的目的。这种仅靠增大摩擦力紧固程度有限，不能与冷拉铆接变形后的紧固防松效果相比，也不能替代拉铆钉。 

(三)发明内容：

本实用新型提供的螺纹挤压防松紧固连接***，其目的之一就是解决现有常规螺栓连接抗振性弱、防松性能不足、疲劳强度不高等出现的连接失效。其目的之二就是解决现有拉铆钉紧固件安装工具及拆卸复杂、安装成本高；且需要被连件有一侧空间大，而现有某些特殊环境难以完成安装的问题。 

本实用新型采用的技术方案如下: 

螺纹挤压防松紧固连接***,包括螺母和螺栓；其特征是:提供螺母螺纹和螺栓螺纹牙型新设计、或/和设计硬度有差异的螺母与螺栓产品材料，以利于螺母和螺栓连接时螺纹挤压变形紧固，且获得变形紧固时的止旋扭矩低。这里所述有利于变形紧固的牙型新设计一般是指非标准设计。 

上述螺纹挤压防松紧固连接***必须选为下述A，B，C三种之一：A螺母和螺栓螺纹牙型新设计、软硬配置的螺母与螺栓材料和螺母新尺寸三者均具有（见实施例1）；B螺母和螺栓螺纹牙型新设计和软硬配置的螺母与螺栓材料两者均具有（见实施例2）；C螺母和螺栓螺纹牙型新设计和螺母新尺寸两者均具有（见实施例3）；各种公称直径、螺母和螺栓螺纹牙型新设计、软硬配置的螺母与螺栓材料、螺母新尺寸必须选为表1中序号1-5的取值范围。 

表1  ｍｍ 

上述***A或B中，螺栓材料中碳钢可选用35Cr；螺母材料低碳钢可选用08AL（见实施例1-3）。上述***A中，螺栓材料中碳钢和螺母材料低碳钢的配置可用提供螺母产品维氏硬度≤160HV来替代（见实施例4）。 

本实用新型有益效果: 

1）采用有利于变形紧固的牙型新设计和材料配置，使螺母和螺栓的螺纹相互挤压，螺母螺纹发生变形实现紧固连接，且可获得宁紧变形时较低的止旋扭矩。其连接后抗振防松能力及疲劳强度远高于现有常规标准件高强度等级10.9级螺栓的连接。见图9，当扭矩M达到规定的止旋扭矩时，螺纹发生挤压，螺母螺纹2A处均变形，螺栓螺母形成无缝隙挤压连接。2）螺栓选用硬度、强度较高的材料，螺母选用硬度较低的材料；同时设计螺母螺纹厚t₂比螺栓螺纹厚度t₁更大，由此在安装扭紧过程中，当扭力达到规定值时，较软螺母的螺纹会发生挤压变形，此时螺纹变形区会无间隙完全嵌入螺母螺纹中锁死。在振动条件下，螺栓、螺母不会发生相对运动达到防松目的。见图10，现有常规的螺母2N和螺纹1N拧紧后相互啮合，没有变形，两螺纹间有缝隙3N。振动条件下螺栓、螺母易产生相对运动，导致松动。3）与常规螺栓相比，采用螺栓螺纹牙高h1减小、牙厚t₁增厚、牙底宽ｂ1加宽（见表2、见图9、图10），使连接***受力面积增加、承受应力大大减小，提高了疲劳强度及连接***的使用寿命，同时安装更加容易、快捷。4）采用螺母壁厚B2及高度H2较同规格常规螺母均有增加，使螺母受 力范围增加，大大提高了连接***承受高载荷能力，以达到提高连接强度及疲劳性能的目的。5）安装工具只需一只扭矩扳手，简单便捷。6）本实用新型可以达到现有拉铆钉的利用变形后的紧固效果，但又解决了冷拉铆接存在的安装工具占用空间大、拆卸复杂、成本高的问题。即聚集了冷拉铆钉的固紧效果和螺栓连接简单的优点，是安装及拆卸快捷的高性能紧固连接***，可广泛用于铁路、重载汽车、船舶、矿山机械等各种连接场合，特别是用在在冷拉铆接的铆接工具存在干涉问题、复杂工具运输困难问题等难以完成安装的场合，可替代拉铆钉。7）试验数据：本实用新型实施例1中公称直径为16mm与同规格现有螺拴螺母连接***性能比较见表2。 

表2 

通过表2试验数据可以充分看出，本实用新型采用提供牙型和材料等新设计，实现螺纹变形锁紧的***可以大大提高螺纹连接的防松性能。 

(四)附图说明：

图1螺纹挤压防松紧固连接方法步骤1)示意图。 

图2螺纹挤压防松紧固连接方法步骤2)示意图。 

图3螺纹挤压防松紧固连接方法步骤3)示意图。 

图4螺纹挤压防松紧固连接方法步骤4）示意图。 

图5螺栓单件外形图。 

图6图5局部放大图Ⅰ（螺栓螺纹牙型）。 

图7螺母单件剖视图（螺母尺寸）。 

图8图7局部放大图Ⅱ（螺母螺纹牙型） 

图9用实施例1提供的材料、牙型、螺母尺寸及对应的止旋扭矩M3的条件下，螺栓和螺母间螺纹啮合变形状态图。 

图10现有常规标准件螺栓和螺母间螺纹啮合状态图。 

(五)具体实施方式：

实施例1：。 

本实施例1提供的螺母螺纹和螺栓螺纹牙型新设计、或/和设计硬度有差异的螺母与螺栓产品材料，以利于螺母和螺栓连接时螺纹挤压变形紧固，且获得变形紧固时的止旋扭矩低的方案为：螺纹挤压防松紧固连接***A.螺母和螺栓螺纹牙型新设计、软硬配置的螺母与螺栓材料和螺母新尺寸三者均具有。 

见图5、图6、图7、图8，本实施例1螺纹挤压防松紧固连接***,采用的螺母和螺栓的螺纹牙型新设计、螺母和螺栓的材料软硬配置和螺母新尺寸取值如表3中序号1-5所示。 

表3  ｍｍ 

见图1--图4，本实施例1螺纹挤压防松紧固连接方法有如下步骤： 

1）见图1，将螺拴1从两被连件4、3前侧A***安装孔4.1。2）见图2，将螺母2从两被连件后侧B旋在螺拴1外。3）见图3，用扭矩扳手5将螺母2旋压在后被连件3表面，并旋紧。4）见图4，继续用扭矩扳手5旋紧螺母，观看扭矩扳手上标示的扭矩数值M达到表4中止旋扭矩M₁数值，便停止旋紧，安装完成。不同规格连接***中不同止旋扭矩M₁的数值如下述表4： 

表4 

见图9，采用本实施例1提供的公称直径D=16mm的牙型、材料、螺母尺寸及对应的止旋扭矩M1=305N.m的条件下，螺纹发生挤压、螺栓螺母形成无缝隙挤压连接、挤压锁死时螺纹形式。可见图9中标示2A处均为螺母螺纹变形处。从图9中还可以看出螺母螺纹牙厚t₂大于螺栓螺纹牙厚t₁。 

本实施例1防松性最强（见表2）疲劳强度、连接强度、使用寿命均高，是本发明最优化的方案。 

实施例2： 

本实施例2提供的螺纹挤压防松紧固连接***是B.螺母和螺栓螺纹牙型新设计和软硬配置的螺母与螺栓材料两者均具有。 

螺纹挤压防松紧固连接***,采用的螺母和螺栓的牙型新设计、螺母和螺栓材料软硬配置与实施例1中完全相同，见表3，这里不再重复描述。 

本实施例2螺母尺寸采用现有标准10级螺母尺寸，可见国标。这里以公称直径D=16mm为例：螺母壁厚B2≤4mm，螺母高度H2≤25mm（见表2）。 

螺纹挤压防松紧固连接方法和获得的止旋扭矩M2数值与实施例1中完全相同，见表4，这里不再重复描述。 

本实施例2因螺母尺寸采用现有10级标准件螺母的尺寸，虽然疲劳强度及使用寿命比实施例1稍微低一点，但依然具有较好防松性能。 

实施例3： 

本实施例3提供的螺纹挤压防松紧固连接***为C.螺母和螺栓螺纹牙型新设计和螺母新尺寸两者均具有。 

螺纹挤压防松紧固连接***，采用的螺母和螺栓的牙型新设计和螺母新尺寸与实施例1中完全相同，见表3，这里不再重复描述。 

本实施例3材料采用现有标准件10.9级螺栓材料配10级螺母材料，可见国标。现有标准件螺栓分为8.8级、10.9级、12.9级等，标准件螺母分为8级、10 级等。在选择螺栓螺母材料时应使螺母硬度小于螺拴。本实施例3选则的是10.9级螺栓配10级螺母。在实际应用中，10.9级螺栓也可配8级螺母。 

本实施例3螺纹挤压防松紧固连接方法步骤与实施例1相同，仅获得的止旋扭矩M3数值为如下表5中数值。 

表5 

本实施例3因选用优化的牙型和螺母尺寸的新设计，有益效果是：①有一定防松动性。②抗疲劳强度大及使用寿命长。③安装容易、快捷。与实施例1比不足之处：因螺母和螺拴材料配置不优化，产生①防松动性稍弱。②止旋扭矩M3大一些，操作难度稍大。但可以选择更优化的现有标准件螺栓和螺母材料的配合等级以增强防松性和降低止旋扭矩M3。 

实施例4： 

本实施例4提供的螺纹挤压防松紧固连接***是：螺母和螺栓螺纹牙型新设计、螺母经热处理后使钢料维氏硬度≤160HV和螺母新尺寸三者均具有。 

本实施例4螺纹挤压防松紧固连接***,采用的螺母和螺栓的牙型新设计和螺母新尺寸与实施例1中完全相同，见表3，这里不再重复描述。 

采用的螺母产品是经热处理后使钢料维氏硬度≤160HV。 

本实施例4螺纹挤压防松紧固连接方法步骤与实施例1完全相同，仅止旋扭矩M4数值为表6中数值。 

表6 

Claims (3)

1.螺纹挤压防松紧固连接***,包括螺母和螺栓；其特征是: 

所述连接***为下述A，B，C三种之一：A.螺母和螺栓螺纹牙型新设计、软硬配置的螺母与螺栓材料和螺母新尺寸三者均具有；B.螺母和螺栓螺纹牙型新设计和软硬配置的螺母与螺栓材料两者均具有；C.螺母和螺栓螺纹牙型新设计和螺母新尺寸两者均具有；对应各种公称直径，所述螺母和螺栓螺纹牙型新设计、软硬配置的螺母与螺栓材料、螺母新尺寸分别选为表1中序号1-5的取值范围； 

表1  ｍｍ 

2.按权利要求1所述螺纹挤压防松紧固连接***；其特征是:所述***A或B中，螺栓材料中碳钢选用35Cr；螺母材料低碳钢选用08AL。 

3.按权利要求1所述螺纹挤压防松紧固连接***；其特征是:所述***A中，螺栓材料中碳钢和螺母材料低碳钢的配置用提供螺母产品维氏硬度≤160HV来替代。 

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