技术领域

本实用新型涉及一种紧固件， 更具体的说， 它涉及一种自紧式防松螺母。

背景技术

螺母是当今广泛使用的紧固件， 通常是与螺栓配合使用。 对于螺母的尺寸规格， 行业内 制定有详细的标准，一般情况下， 我们尽量使用标准件， 以求加工、采购乃至使用上的方便。 螺母防松是工程界一直高度重视的课题， 因为螺母松脱轻则导致产品功能减退或失效， 重则 导致工程或设备结构崩溃， 并可能直接引发重大安全事故， 所以螺母防松兹事体大， 不可轻 视， 在如铁路轨道和汽车这些关系到人身安全的设 备设施上， 尤其要把螺母防松作为大事来 认真对待。 目前人们已有很多办法来防止螺母松脱， 较常用的是添加辅件或辅料， 如加装弹 簧垫圈或止退垫圈、 使用背紧螺母、 安设开口销， 还有填充螺纹胶等等， 这些方法在一般使 用条件下是有一定效果的， 但在高温、 潮湿、 振动冲击强烈且频繁的恶劣环境中， 如铁路轨 道上，防松功能则极易丧失，另外这类防松方 法需要辅件辅料的配合，无形之中提高了成本 。 也有些方案是通过对螺母自身结构进行加工改 进来取得螺母防松效果的，例如，有一种螺母 ， 用刻意削去部分攻丝牙尖的丝锥加工得出， 螺母的每圈螺牙上均留下一突起部， 与螺栓配合 时， 利用该突起部与螺栓螺纹面间抵紧时的挤压力 来紧固并防松， 但这种螺母， 在与螺栓旋 合之初阻力就比较大， 必须从开始到结束都要全程使用工具， 而不能像普通螺母那样可以先 用手初步旋合就位， 这样， 在旋合时很容易发生螺母和螺栓间螺牙对不上 位的问题， 致使配 合歪斜， 无法紧固。 公告号为 CN86204074U的实用新型专利于 1987年 7月 22日公开了一 种防松螺母， 该实用新型包括偏心且带有锥度的凸形下螺母 和偏心且带有锥度的凹形上螺 母， 各螺母上均设有偏心阻碍点， 螺母拧紧时， 由于偏心结构作用， 两螺母在相互接触的凹 凸周面上相互压紧， 起到防松作用。 该实用新型有较强的锁紧力， 且由于互锁， 只需旋其中 一个螺母即可， 而不像普通对顶螺母锁紧时必须对旋， 但该实用新型需要特别加工成对的配 套螺母， 结构远比标准件复杂， 制造成本较高， 操作使用不便

发明内容

为了克服现有的防松螺母或离不开辅件辅料的 配合， 或需要特别加工配套部件， 或需要 加工特别形状， 导致结构复杂， 成本升高， 使用不便， 可操作性差的缺陷， 本实用新型提供 了一种自紧式防松螺母，这种螺母无需任何辅 件辅料或额外配套部件，结构简单，使用方便 ， 可操作性强， 防松效果好。

本实用新型的技术方案是： 一种自紧式防松螺母， 其螺纹的螺距小于相同规格的标准螺 母的螺纹螺距，所述螺母与标准螺母之间的螺 距差数值为标准螺母螺距的 1%至 6%。标准螺 母和标准螺栓配合时， 螺母的螺距和螺栓的螺距是相等的， 螺母与螺栓的旋合比较轻松， 直 到螺母和螺栓头在紧固对象的两侧对进压紧时 ，螺母和螺栓的螺纹旋合面间才会产生较大挤 压力， 而在此之前， 螺母与螺栓始终是间隙配合， 因而螺纹旋合面间几乎没有相互挤压作用 力。本实用新型的螺纹螺距有意加工成略小于 相同规格的标准螺母的螺纹螺距， 但可用此螺 母与标准螺栓配合使用， 两者之间的螺纹配合事实上并非严格意义上的 精确配合。虽然旋合 之初， 螺母和螺栓相互间仍为间隙配合， 但旋过多圈螺纹后， 螺纹旋合面间就会因强行配合 使螺距差累加而产生了相互挤压力，但是由于 加工时注意将螺母螺距与标准螺母螺距间的螺 距差控制在一个合适的数值上， 加之紧固件材料本身有一定的弹性变形能力， 因此在产生挤 压力初期， 螺纹旋合面间的挤压力比较小， 仍可用手来旋合螺母， 此时螺母与螺栓的配合自 行转变为过渡配合。 继续旋合则螺距差继续累加， 螺纹旋合面间挤压力进一步加大， 旋合阻 力越来越大， 最后必须要使用工具方能继续旋合， 这时螺母和螺栓间的配合已转变为过盈配 合。 待螺母整体全部旋在螺栓上后， 螺距差不再累加， 螺纹旋合面间挤压力就保持恒定了， 及至螺母和螺栓头在紧固对象两侧压紧后，此 挤压力的值才因加入了紧固对象的反作用力而 又有所变化。 综上可见， 本实用新型件工作原理与标准件的不同之处在 于， 在螺栓头和螺母 压紧紧固对象之前， 螺纹旋合面间就已存在有强大的挤压力， 恰是这一挤压力， 将螺纹旋合 面压紧， 产生防松扭矩， 起到防松作用。 而这一挤压力又是逐渐增大的， 在初始阶段挤压力 极其微小，此时可像使用标准件一样仅用手力 将本实用新型的螺母在螺栓上初步地快速旋合 就位， 螺牙找准配合位置， 直至螺母与螺栓完成螺纹对位， 再无偏位可能后， 挤压力才逐步 加大， 直至无法再用手力旋合螺母， 因此使用起来很方便， 和标准件用法很接近， 只是螺母 全部旋在螺栓上之后需要一直使用工具。为了 能与相应规格螺栓标准件配套使用从而确保本 实用新型的实用性以及易于推广， 在螺纹牙型， 螺纹规格等要素参照标准件的前提下， 本实 用新型的螺母螺纹与标准螺母螺纹之间的螺距 差数值必须控制在一个合理的范围内。如果此 螺距差数值与相同规格的标准螺母螺距的比值 低于 1%， 螺母与螺栓螺纹旋合面间挤压力以 及防松扭矩太小， 防松效果不明显； 如果大于 6%， 则螺纹旋合面间挤压力以及防松扭矩又 会太大， 可操作性不强。 本实用新型可广泛应用于铁路、 桥梁、 车辆及机械等领域。

作为优选， 螺母的螺纹圈数为 3圈至 9圈。 在螺距确定的情况下， 螺纹圈数决定了螺母 整体旋合到螺栓上后总共累计的螺距差的倍数 。 理论上无疑是螺母越厚， 螺纹圈数越多， 累 积的螺距差也就越多， 螺纹旋合面间挤压力及防松扭矩也就越大， 防松效果越好。 但是如果 螺纹圈数过多， 致使防松扭矩过大， 大到无法操作， 或者损坏螺纹， 那显然就失去了实际意 义。所以在加工螺母时， 将螺母的螺纹圈数控制在 3圈至 9圈这个范围内， 既能收到防松效 果， 又具有可操作性。

作为优选， 螺母的螺纹为三角形螺纹。 三角形是目前紧固件螺纹最常用的牙型， 因此将 螺母的螺牙制成三角形， 可以与主流制式的螺栓配合使用， 从而具有较好的实用性。

作为优选， 螺母螺纹牙型角为 60° 或 55° 。 60° 是公制螺纹的标准牙型角， 55° 是英 制螺纹的标准牙型角， 按标准加工螺母螺纹的牙型角， 也是为了方便与现有的标准件配合使 用， 使螺母具有广泛适用性。

本实用新型也可采用如下另一种技术方案： 一种自紧式防松螺母， 其螺纹的螺距大于相 同规格的标准螺母的螺纹螺距。本实用新型的 螺纹螺距有意加工成略大于相同规格的标准螺 母的螺纹螺距， 可用此螺母与标准螺栓配合使用， 旋合后， 即使螺母还未和螺栓头压紧在紧 固对象两侧， 螺纹旋合面间也会因螺距差累加而产生了相互 挤压力， 并进而产生防松扭矩。

本实用新型的有益效果是：

无需任何辅件辅料或额外配套部件的配合， 仅凭自身结构特点就可防松， 因此结构简单， 制 造和使用成本低；

使用方法与标准件使用方法接近， 可操作性强， 使用方便；

通过将关键加工参数控制在合理范围内， 可得到强大的防松扭矩， 防松效果好。

附图说明

下面结合附图具体实施例对本实用新型作进一 步说明。

图 1为本实用新型的一种结构示意图；

图 2为本实用新型的一种剖视图；

图 3为图 2中 A处的放大结构示意图。

图中， d-螺纹公称直径， d _r 螺纹内径， d ₂ -螺纹中径， α -螺纹牙型角， t-螺纹螺距， H- 螺母厚度。

具体实施方式

实施例 1

如图 1、 图 2及图 3所示， 一种自紧式防松螺母， 设有 7又 3/10圈螺纹， 螺母规格为粗 牙 M24， 螺纹内径 为 20.90mm， 螺纹中径 d ₂ 为 22.30mm， 螺纹公称直径 d为 24.00mm， 螺母螺纹为三角形螺纹， 螺纹牙型角 α为 60° ， 螺纹螺距 t为 2.95mm， 与标准的粗牙 M24 螺母 3.00mm的螺距相比， 存在 0.05mm的螺距差。 其余尺寸与国家标准相符。 该螺母采用 45号钢的钢坯， 经热锻及多道热模锻后， 用专门加工此种螺母的加工设备车削及攻丝制 出， 并进行热处理、 调质处理 HRC22 28和发黑涂油等后处理。

实施例 2

一种自紧式防松螺母， 规格为 M24， 螺纹螺距 t为 3.05mm。 其余同实施例 1。

实施例 3

一种自紧式防松螺母， 规格为粗牙 M5， 螺纹内径 ^为 4.23mm， 中径 d ₂ 为 4.56mm， 螺纹 公称直径 d为 5.00mm，螺母厚度 H为 3.5mm，共设有 4又 3/10圈螺纹，螺纹螺距 t为 0.76mm， 不同于相应粗牙 M5标准螺母 0.80mm的螺距。 其余尺寸按国家标准加工。

实施例 4

一种自紧式防松螺母， 规格为粗牙 M48， 螺纹内径 ^为 42.65mm， 中径 d ₂ 为 44.94mm， 螺 纹公称直径 d为 48.00mm， 螺母厚度 H为 38.00mm， 共设有 7又 3/5圈螺纹， 螺纹螺距 t为 4.94mm, 不同于相应粗牙 M48标准螺母 5.00mm的螺距。 其余同实施例 1。

实施例 5

一种自紧式防松螺母， 规格为 1/2英寸， 螺纹内径 ^为 10.300mm， 中径 d ₂ 为 11.345mm， 螺纹公称直径 d为 12.700mm， 每英寸牙数为 12个， 螺母厚度 H为 12.50mm， 共设有 6圈 螺纹，螺纹螺距 t为 2.077mm，不同于相应 1/2英寸 12牙 /英寸的标准螺母 2.117mm的螺距。 其余尺寸按国家标准加工。

本实用新型中的螺母与相同规格的标准螺栓配 合使用， 使用时， 在螺母与螺栓旋合的初 始阶段， 螺母和螺栓间仅有少量螺纹面叠合， 因为此种螺母的螺距与标准螺母螺距的差值很 微小， 不影响此阶段内螺母和螺栓间的间隙配合， 此阶段内可以用手力旋合螺母使之在螺栓 上就位， 得到支撑， 不致歪斜； 继续旋合， 待螺母在螺栓上的旋进距离达到螺母厚度的 70% 左右时， 由于螺距差的累加， 此时螺母和螺栓间的配合已不似初始阶段那样 松旷， 已转变为 过渡配合， 此时螺纹旋合面间已产生挤压力， 以及伴随而生的防松扭矩， 但都还比较弱， 因 而此阶段仍可依靠手力旋合； 再继续旋合， 螺距差继续累加， 螺母和螺栓间的配合逐步自行 向过盈配合状态转变， 待螺母接近整体旋上螺栓时， 螺纹旋合面间的挤压力以及防松扭矩已 经相当大了，此后， 只要螺母整体处在螺栓上，无论是旋进还是旋 出， 都必须依靠工具完成。