本實(shí)用新型涉及一種防松螺母裝置，屬于防松緊固工件技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在生產(chǎn)生活中，連接裝配過(guò)程通常離不開(kāi)緊固件，緊固件給機(jī)械工業(yè)帶來(lái)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(jié)構(gòu)。采用螺栓螺母緊固件的機(jī)械在實(shí)際使用過(guò)程中，由于復(fù)雜工況的影響，螺栓螺母在頻繁振動(dòng)和交變載荷的環(huán)境中不可避免地會(huì)自行脫落，從而造成使用危險(xiǎn)。

為解決緊固裝置松脫問(wèn)題，世界上許多國(guó)家的科學(xué)家和工程師做了大量的試驗(yàn)研究，防松緊固裝置起源于國(guó)外，通常采用鎖片、銷釘、尼龍嵌入、變形螺紋、化學(xué)涂膠等方法，在一定程度上延緩了緊固件自行松脫的時(shí)間，但是卻沒(méi)有從根本上解決問(wèn)題。國(guó)內(nèi)現(xiàn)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(jié)或沖點(diǎn)鉚接等方式將可拆卸螺紋連接改變?yōu)椴豢刹鹦堵菁y連接,屬較為可靠的傳統(tǒng)防松方法，但其缺點(diǎn)也很明顯，即螺紋緊固件不能重復(fù)使用，且安裝和拆卸時(shí)操作非常麻煩。另一種方式是采用機(jī)械固定件進(jìn)行防松，其原理是利用機(jī)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(dòng)，其缺點(diǎn)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(jìn)行機(jī)動(dòng)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(shí)增加兩者的摩擦力的方法來(lái)達(dá)到防松的目的，這種防松方法可靠性差，也并沒(méi)有從根本上解決問(wèn)題，尚存在多重安全隱患，均難適應(yīng)高標(biāo)準(zhǔn)高安全及其他復(fù)雜環(huán)境工況的需要。

授權(quán)公告號(hào)為CN205298218U、名稱為“一種彈性勻壓式防松螺母裝置”的實(shí)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(shè)計(jì)成具有凹槽組合的彈壓部，使主螺母的尾段彈壓部?jī)?nèi)的螺紋與螺桿螺紋貼合面在整個(gè)圓周方向產(chǎn)生均勻分布的摩擦力，消除了螺紋間的局部應(yīng)力集中，使主螺母在施加材質(zhì)機(jī)械性能允許鎖緊扭力時(shí)能夠保證受頻繁震動(dòng)和交變載荷等各種惡劣環(huán)境工況下不出現(xiàn)松動(dòng)，同時(shí)有效保障受力最大部位即主螺母尾段彈壓部?jī)?nèi)部螺紋的壽命，實(shí)現(xiàn)螺桿、主螺母和鎖緊螺母的重復(fù)使用。但該方案的主螺母尾段彈壓部及鎖緊螺母的設(shè)計(jì)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(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種軸向壓緊式防松緊固裝置，通過(guò)對(duì)主螺母變形部位及鎖緊螺母的螺紋結(jié)構(gòu)加以改進(jìn)，達(dá)到更優(yōu)秀可靠的防松目的。

本實(shí)用新型具體采用了如下的技術(shù)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(guò)螺紋連接，具體而言，主螺母的內(nèi)圈設(shè)置有內(nèi)螺紋I，該內(nèi)螺紋I與螺栓的外螺紋I相配套，以便主螺母能夠套設(shè)于螺栓上；主螺母的外圈設(shè)置有外螺紋II，該外螺紋II與鎖緊螺母內(nèi)圈的內(nèi)螺紋II相配套，以便鎖緊螺母能夠套設(shè)于主螺母上。

鎖緊螺母的內(nèi)圈設(shè)有內(nèi)螺紋II，該內(nèi)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(biāo)準(zhǔn)六方；鎖緊螺母的內(nèi)螺紋II優(yōu)選設(shè)置為變形細(xì)牙螺紋，即內(nèi)螺紋II的牙型角是變形的；鎖緊螺母的尾端端面上設(shè)有壓緊面，該壓緊面垂直于螺栓軸向，并且壓緊面中心設(shè)有通孔，當(dāng)鎖緊螺母套設(shè)于主螺母上時(shí)，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(biāo)準(zhǔn)六方；中段螺紋連接部設(shè)有主螺母外螺紋II；尾段變形部設(shè)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(kāi)槽方向均垂直于螺栓的軸向；整個(gè)上凹槽沿主螺母尾段變形部的圓周進(jìn)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(shè)于整個(gè)上凹槽的凹槽兩端，弧形凹槽設(shè)于兩個(gè)球形凹槽之間，弧形凹槽可設(shè)置為一個(gè)或兩個(gè)，球形凹槽與弧形凹槽之間通過(guò)直線段凹槽連接，當(dāng)弧形凹槽設(shè)置為兩個(gè)時(shí)，弧形凹槽與弧形凹槽之間也通過(guò)直線段凹槽連接；整個(gè)下凹槽沿主螺母尾段變形部的圓周進(jìn)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(shè)于整個(gè)下凹槽的凹槽兩端，兩個(gè)半球形凹槽之間通過(guò)直線段凹槽連接。

進(jìn)一步，鎖緊螺母的內(nèi)螺紋II的具體結(jié)構(gòu)為，內(nèi)螺紋II是螺紋副牙型角變形螺紋，其牙底處設(shè)有楔形斜面，該楔形斜面的角度優(yōu)選為30度；當(dāng)鎖緊螺母與主螺母間相互擰緊時(shí)，主螺母外螺紋II的牙尖能夠緊緊地頂在鎖緊螺母的內(nèi)螺紋II的楔形斜面上，從而產(chǎn)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(chǎn)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(nèi)螺紋II法向壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于扣緊壓力，所產(chǎn)生的防松摩擦力也就大大增加。同時(shí)，主螺母外螺紋II的螺紋牙頂在與鎖緊螺母的變形內(nèi)螺紋II咬合時(shí)，使載荷均勻地分布在接觸的螺旋線全長(zhǎng)上，避免了普通螺紋咬合時(shí)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(lián)結(jié)副不僅克服了普通標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)副在振動(dòng)環(huán)境下易于自松的缺點(diǎn)，而且還可延長(zhǎng)使用壽命。

進(jìn)一步，上凹槽的直線段凹槽、球形凹槽以及弧形凹槽設(shè)于同一個(gè)平面上，下凹槽的直線段凹槽和半球形凹槽設(shè)于同一個(gè)平面上；較佳地，當(dāng)上凹槽的弧形凹槽為兩個(gè)時(shí)，下凹槽的兩個(gè)半球形凹槽的位置優(yōu)選分別設(shè)置在上凹槽的兩個(gè)弧形凹槽的正下方。

進(jìn)一步，主螺母的上凹槽和下凹槽呈中心對(duì)稱布置，上凹槽和下凹槽的槽深(即整個(gè)凹槽在主螺母尾段變形部上的總周長(zhǎng))均大于主螺母尾段變形部?jī)?nèi)孔的半徑，具體的槽深度優(yōu)選設(shè)置為主螺母尾段變形部?jī)?nèi)孔半徑加上1.5mm至2.5mm。

進(jìn)一步，上凹槽和下凹槽開(kāi)槽在主螺母內(nèi)螺紋I的螺紋大徑處。

進(jìn)一步，下凹槽設(shè)于尾段變形部的靠近中段螺紋連接部的根處。

進(jìn)一步，上凹槽的弧形凹槽的弧形頂點(diǎn)方向?yàn)檫h(yuǎn)離下凹槽的方向，下凹槽的半球形凹槽的凸起方向?yàn)榭拷习疾鄣姆较颉?/p>

進(jìn)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(guò)。

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

本實(shí)用新型的工作原理是，將鎖緊螺母套設(shè)于主螺母后，通過(guò)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(shè)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(fā)生形變，該變形凹槽處的內(nèi)螺紋能夠緊緊咬合住螺栓的螺紋，從而達(dá)到將螺栓螺母緊固的效果。由于上下凹槽設(shè)有直線段凹槽、球形凹槽/半球形凹槽以及弧形凹槽，從而產(chǎn)生了結(jié)構(gòu)性的彈性變形模量，最終達(dá)到可重復(fù)使用的目的。其中，直線段凹槽的設(shè)置能夠保證開(kāi)槽的位置在螺紋的大徑上；球形凹槽/半球形凹槽的設(shè)置能夠保證在機(jī)械運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈性變形模量控制在正常的往復(fù)運(yùn)動(dòng)且不會(huì)產(chǎn)生變形和失去彈性；又由于螺紋有傾斜角，未設(shè)置弧形凹槽就會(huì)容易破壞螺紋的牙型角，弧形凹槽的設(shè)置可以保證凹槽組合的開(kāi)槽位置在螺紋的大徑上。

在優(yōu)選方案下，由于鎖緊螺母的內(nèi)螺紋II是變形細(xì)牙螺紋，鎖緊螺母套設(shè)在主螺母的外螺紋II上時(shí)，變形細(xì)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(shí)現(xiàn)鎖緊螺母能夠長(zhǎng)久軸向壓制住主螺母，在鎖緊主螺母的同時(shí)也達(dá)到了自鎖的目的，更一步優(yōu)化了螺母的防松功能。

通過(guò)采用上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)如下的技術(shù)效果：

1.可靠的抗震防松性能：本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)雙重鎖緊，即一方面通過(guò)主螺母上下凹槽對(duì)螺栓的大徑螺紋進(jìn)行鎖緊，另一方面鎖緊螺母的變形螺紋對(duì)主螺母進(jìn)行鎖緊，使得主螺母在實(shí)現(xiàn)鎖緊螺栓時(shí)達(dá)到自鎖，更好地實(shí)現(xiàn)了抗震防松的性能。

2.根據(jù)本實(shí)用新型的原理可知，本實(shí)用新型可在不破壞螺紋副結(jié)構(gòu)的情況下對(duì)螺栓進(jìn)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(fù)使用：主螺母的凹槽組起到了彈性變形的作用，因此本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)重復(fù)使用。

4.無(wú)需任何輔助鎖緊元件，如彈簧墊圈、止動(dòng)墊片等。本緊固裝置不需要外界的任何輔助元件可以達(dá)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(dá)到完全自鎖的效果。

5.方便裝卸：本實(shí)用新型屬自由旋轉(zhuǎn)型，在最終擰緊時(shí)才需施加力矩。

6.本實(shí)用新型屬于統(tǒng)配型的緊固裝置，規(guī)格型號(hào)采用標(biāo)準(zhǔn)尺寸，與標(biāo)準(zhǔn)外螺紋相匹配。

7.本實(shí)用新型不受溫度劇烈變化的影響，可廣泛應(yīng)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(jù)實(shí)際需要設(shè)置尺寸規(guī)格即可。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例中主螺母結(jié)構(gòu)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(shí)用新型實(shí)施例中鎖緊螺母結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例中鎖緊螺母細(xì)牙螺紋結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)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(nèi)螺紋I；25.主螺母外螺紋II；31.鎖緊螺母內(nèi)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(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)如圖1所示。本實(shí)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(nèi)圈設(shè)置有內(nèi)螺紋I24，該內(nèi)螺紋I24與螺栓1的外螺紋I11相配套，主螺母2通過(guò)螺紋套設(shè)于螺栓1上；主螺母2的外圈設(shè)置有外螺紋II25，鎖緊螺母3的內(nèi)圈設(shè)置有內(nèi)螺紋II31，主螺母外螺紋II25與鎖緊螺母內(nèi)螺紋II31相配套，鎖緊螺母3通過(guò)螺紋套設(shè)于主螺母2上。本實(shí)施例還增設(shè)了墊圈4，設(shè)于主螺母2與螺栓頭之間。

主螺母結(jié)構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)的正六方；中段螺紋連接部22的外表面設(shè)有主螺母外螺紋II25；尾段變形部23設(shè)有凹槽組合，凹槽組合具體包括一個(gè)上凹槽231與一個(gè)下凹槽232，該兩凹槽呈中心對(duì)稱布置且互相平行，兩凹槽的開(kāi)槽方向均垂直于螺栓1的軸向，開(kāi)槽位置均在主螺母內(nèi)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(shè)置為主螺母尾段變形部23內(nèi)孔半徑加上1.5至2.5mm；下凹槽232設(shè)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(jié)構(gòu)參見(jiàn)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(shè)有兩個(gè)弧形凹槽2313，球形凹槽2312與弧形凹槽2313、兩個(gè)弧形凹槽2313之間分別通過(guò)直線段凹槽2311連接，弧形凹槽2313的弧形頂點(diǎn)朝向遠(yuǎn)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(guò)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(jié)構(gòu)如圖5所示。鎖緊螺母3的內(nèi)圈設(shè)有內(nèi)螺紋II31，該內(nèi)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(biāo)準(zhǔn)六方；鎖緊螺母31內(nèi)螺紋II采用變形細(xì)牙螺紋；鎖緊螺母3的尾端端面上設(shè)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(shè)有通孔，該通孔的孔徑應(yīng)不小于主螺母2的通孔的孔徑。當(dāng)鎖緊螺母3套設(shè)于主螺母2上時(shí)，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(xì)牙螺紋結(jié)構(gòu)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(shè)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(shí)，主螺母外螺紋II25的牙尖能夠緊緊地頂在鎖緊螺母的內(nèi)螺紋II31的楔形斜面上，從而產(chǎn)生一定的鎖緊力，實(shí)現(xiàn)主螺母2自鎖。

上述實(shí)施例所推薦的軸向壓緊式防松緊固裝置的規(guī)格尺寸可以按如下表1進(jìn)行設(shè)置：(注：“L”為螺栓長(zhǎng)度)

表1

根據(jù)表1的規(guī)格尺寸，相對(duì)應(yīng)的安裝過(guò)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(shí)也是方便安裝重復(fù)使用的重要依據(jù)。

為了更好地實(shí)施本實(shí)施例，優(yōu)選對(duì)技術(shù)做如下要求：軸向壓緊式防松緊固裝置對(duì)零件產(chǎn)生夾緊力作用的螺母緊固后的松開(kāi)力矩值應(yīng)大于或等于其緊固力矩值；軸向壓緊式防松緊固裝置對(duì)緊固裝置進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)后，對(duì)零件產(chǎn)生夾緊力作用的螺母的緊固力矩值應(yīng)大于或等于其振動(dòng)試驗(yàn)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(guī)定的試驗(yàn)緊固力矩及潤(rùn)滑的條件下，對(duì)緊固裝置進(jìn)行振幅為0.1d、頻率為10Hz、振動(dòng)次數(shù)為1200次的橫向振動(dòng)試驗(yàn)后，螺栓殘余軸力與初始軸力之比應(yīng)大于或等于80％。

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