防松动螺紋件 技术领域

本发明涉及到一种防松动螺纹件。

背景技术

在横向振动或冲击的环境里圆柱螺纹件联接副 的松动是长期以来困扰我们 的问题， 那么在横向振动或冲击的环境里圆柱螺纹件联 接副松动的原因是什么 呢？ 下面本发明人来具体分析一下：

在一组圆柱螺纹件联接副的内、 外螺纹之间， 牙侧之间的摩擦系数和螺纹 升角达到一定值， 就可以实现螺纹件联接副的纵向自锁。

普通的圆柱螺纹件联接副在拧紧的状态下不受 外力的作用时， 内、 外螺纹 之间纵向、 横向都存在一定的间隙。

以一组标准右旋圆柱螺纹螺母拧紧在相应的标 准右旋全牙圆柱螺纹螺栓上 (内、 外螺纹之间纵向、 横向都存在一定的间隙） ， 螺母的一端与螺栓头接触 并有一定的预紧力的螺纹件联接副为例： 螺栓头朝上垂直于水平面的姿态下， 螺纹件联接副做向前水平直线方向以一定的速 度撞击坚硬的固定物的运动 （撞 击瞬间只有螺栓头与固定物接触） 。 如果以包含相互重叠的内螺纹的纵向中轴 线与外螺纹的纵向中轴线并与螺纹件联接副的 运动方向相互平行的平面将螺栓 和螺母分为左右两侧， 则螺栓的左侧外螺纹的上牙侧是呈向下的弯曲 斜面， 而 螺栓的右侧外螺纹的上牙侧则是呈向上的弯曲 斜面， 因为这种结构， 当螺纹件 联接副撞击固定物的瞬间， 螺母的右侧内螺纹的下牙侧与螺栓的右侧外螺 纹的 上牙侧之间是相互挤压的趋势， 而螺母的左侧内螺纹的下牙侧与螺栓的左侧外 螺纹的上牙侧之间是相互脱离的趋势， 所以当螺纹件联接副撞击固定物的瞬间， 螺母的右侧内螺纹的下牙侧与螺栓的右侧外螺 纹的上牙侧之间的摩擦力比螺母 的左侧内螺纹的下牙侧与螺栓的左侧外螺纹的 上牙侧之间的摩擦力更大， 所以 当螺纹件联接副撞击固定物的瞬间， 螺母会产生以右侧内螺纹的下牙侧与右侧 外螺纹的上牙侧的接触面为支点 （理论上， 普通圆柱螺纹的一圈内、 外螺纹的 上、 下牙侧都是由很多相互不平行的直线沿螺纹的 螺旋线排列而成的， 所以相 互吻合接触的普通圆柱螺纹的一圈内螺纹的下 牙侧与一圈外螺纹的上牙侧之间 只要改变相互吻合接触的状态， 在内螺纹的下牙侧与外螺纹的上牙侧之间， 就 会只有一个接触点而不是接触面， 所以这个接触点就是理论上的支点） 做向左 旋转运动的趋势， 所以当螺纹件联接副撞击固定物的瞬间螺母受 到的合力超过 一定值， 螺母就会做无固定轴向左旋转的运动， 也就是螺母相对于螺栓松退的 运动， 而内、 外螺纹之间的横向间隙正好提供了螺母做无固 定轴向左旋转运动 的空间。 如同下面一个小实验： 在一个水平悬置的圆柱形铅笔上套上一个内径 是铅笔的外径的两倍以上（这样便于进行实验 ，同时也能放大实验的视觉效果） 的圆圈， 用力推圆圈的中部， 圆圈就会做无固定轴纵向旋转的运动， 而且只要 推力方向不变， 圆圈的旋转方向也不变， 只要推力方向一变， 圆圈的旋转方向 也变。

因此， 可以认为普通圆柱螺纹件联接副在横向振动或 冲击的环境里产生松 动的原因是： 普通圆柱螺纹件联接副在横向振动或冲击的环 境里， 因为螺纹的 螺旋结构， 一侧内、 外螺纹的牙侧之间的摩擦力比另一侧内、 外螺纹的牙侧之 间的摩擦力更大， 所以内螺纹件或外螺纹件会产生以摩擦力更大 的一侧内、 外 螺纹的牙侧的接触面为支点做横向旋转运动的 趋势， 所以当内螺纹件或外螺纹 件受到的合力超过一定值时， 内螺纹件或外螺纹件就会做无固定轴横向旋转 的 运动， 横向旋转的方向就是内、 外螺纹件之间相对松退的方向， 而内、 外螺纹 之间的横向间隙提供了内、 外螺纹件之间做无固定轴横向旋转运动的空间 ， 而 且内、 外螺纹的牙侧之间的动摩擦因数与牙侧的倾角 不能满足螺纹件联接副横 向自锁的条件。

因此， 只要阻止内、 外螺纹件之间的无固定轴横向旋转运动， 就能够实现 螺纹件联接副在横向振动或冲击的环境里的完 全防松。

美国的 Horace D. Holmes设计了 Spiralock螺帽， 20世纪 70年代获得了专 利并投了产， 取得了用户的极大好评， 但是 MIT (美国麻省理工学院） 的一位 教授称： "这种紧固系统的试验情况特别好，试验的目� �是因为缺乏理论依据"。 通常 Spiralock圆柱螺纹件的内螺纹或外螺纹的牙底有 与内螺纹或外螺纹的纵向 中轴线呈夹角 30° 的楔形斜面， 而大多数需要防松的圆柱螺纹件联接副的螺纹 表面之间的动摩擦因数都小于 tan30° ( 0.577 ) ， 所以内螺纹或外螺纹的表面 与楔形斜面之间不能横向锁止， 因此必须得用推荐的很大的预紧力使内螺纹或 外螺纹的表面与楔形斜面之间产生变形而成为 横向锁止的结构， 从而有效阻止 内、 外螺纹件之间的无固定轴横向旋转运动， 才能实现圆柱螺纹件联接副的有 效防松。

物体静止在斜面上， 当斜面的倾角增大为 Θ时， 物体恰好能从斜面上匀速 下滑， 此时的斜面倾角 Θ叫做摩擦角， 根据摩擦角大小可以计算物体与斜面之 间的动摩擦因数， 即4 = 11 9， 也可以根据物体与斜面之间的动摩擦因数计算 摩 擦角大小， 即 e =tan- 。 当斜面倾角小于摩擦角 Θ时， 在斜面上的物体无论变 得多重， 物体都不会滑动； 当斜面倾角大于摩擦角 Θ时， 在斜面上的物体无论 变得多重， 物体都会滑动。

螺纹紧固件的使用中， 如果内、 外螺纹之间的动摩擦因数过大， 容易导致 因夹紧力不够而使被联接件之间产生松动的危 机。 根据德国汽车工业协会所制 定的 VDA 235-101 标准， 内、 外螺纹件的内、 外螺纹之间的动摩擦因数不应大 于 0. 15。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是： 为了克服 Spiralock 圆柱螺纹件的上述不 足， 本发明提供一种防松动螺纹件， 只要预紧力能够使内螺纹或外螺纹的表面 与楔形斜面之间相互紧密接触， 就能够实现各种材质螺纹表面的圆柱螺纹件联 接副的有效防松。

为解决上述问题， 本发明采用的技术方案是： 内螺纹件的内孔中设置有圆 柱内螺纹， 外螺纹件的螺杆上设置有圆柱外螺纹， 内螺纹与外螺纹的表面上未 覆有防松材料， 内螺纹或外螺纹的牙底有与内螺纹或外螺纹的 纵向中轴线呈夹 角 α或夹角 β的楔形斜面， tan ot或 tan β小于楔形斜面与内螺纹或外螺纹的接 触面之间的动摩擦因数， 内螺纹件与外螺纹件之间相互旋合拧紧后， 内螺纹或 外螺纹的表面与楔形斜面之间是相互紧密接触 的结构， 也就是横向锁止的结构， 从而能有效阻止内、 外螺纹件之间的无固定轴横向旋转运动， 也就是能实现圆 柱内螺纹件与圆柱外螺纹件之间的有效防松。

根据德国汽车工业协会所制定的 VDA 235-101 标准， 内、 外螺纹件的内、 外 螺纹之间的动摩擦因数不应大于 0. 15， 而且 tan a或 tan β不可能成为 0 (因为 内螺纹或外螺纹的纵向中轴线不可能在楔形斜 面上）， 所以优选 tan a或 tan β 大于 0小于 0. 15。

本发明的有益效果是： 上述的防松动螺纹件， 只要预紧力能够使内螺纹或 外螺纹的表面与楔形斜面之间相互紧密接触， 就能够实现各种材质螺纹表面的 圆柱螺纹件联接副的有效防松。上述的防松动 螺纹件， 其结构简单、使用方便， 并且利用现有的工艺与设备就能实现规模生产 。

附图说明

图 1 是本发明的第一实施例的内螺纹件与外螺纹件 之间相互旋合拧紧后的 螺纹件联接副的中心纵剖侧视示意图；

图 2是图 1的局部放大示意图；

图 3 是本发明的第二实施例的内螺纹件与外螺纹件 之间相互旋合拧紧后的 螺纹件联接副的中心纵剖侧视示意图；

图 4是图 3的局部放大示意图；

图中： 1、 内螺纹件， 2、 外螺纹件， 3、 内螺纹， 4、 外螺纹， 5、 纵向中轴 线， 6、 楔形斜面。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明的防松动螺纹件 作进一歩的详细描述。

实施例 1 如图 1、 图 2所示， 防松动螺纹件， 包括内螺纹件 1和外螺纹件 2， 其中： 如图 1所示， 内螺纹件 1的内孔中设置有圆柱内螺纹 3， 外螺纹件 2的螺杆上设 置有圆柱外螺纹 4;内螺纹 3与外螺纹 4的表面上未覆有防松材料；如图 2所示， 外螺纹 4的牙底有与外螺纹 4的纵向中轴线 5呈夹角 α的楔形斜面 6 ; tan a小 于楔形斜面 6与内螺纹 3的接触面之间的动摩擦因数； 如图 1、 2所示， 内螺纹 件 1与外螺纹件 2之间相互旋合拧紧后， 内螺纹 3的表面与楔形斜面 6之间是 相互紧密接触的结构。 所述的 tan a大于 0小于 0. 15。

实施例 2

如图 3、 图 4所示， 防松动螺纹件， 包括内螺纹件 1和外螺纹件 2， 其中： 如图 3所示， 内螺纹件 1的内孔中设置有圆柱内螺纹 3， 外螺纹件 2的螺杆上设 置有圆柱外螺纹 4;内螺纹 3与外螺纹 4的表面上未覆有防松材料；如图 4所示， 内螺纹 3的牙底有与内螺纹 3的纵向中轴线 5呈夹角 β的楔形斜面 6 ; tan P小 于楔形斜面 6与外螺纹 4的接触面之间的动摩擦因数； 如图 3、 4所示， 内螺纹 件 1与外螺纹件 2之间相互旋合拧紧后， 外螺纹 4的表面与楔形斜面 6之间是 相互紧密接触的结构。 所述的 tan β大于 0小于 0. 15。

上述的实施例仅例示性说明本发明创造的原理 及其功效， 以及部分运用的 实施例， 而非用于限制本发明； 应当指出， 对于本领域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明创造构思的前提下， 还可以做出若干变形和改进， 这些都属于 本发明的保护范围。