抗振防松紧固件论文和设计-封叶

全文摘要

本实用新型抗振防松紧固件，螺栓和与螺栓配合的螺母组件，螺母组件包括外阶梯形的主螺母、与主螺母配套的内阶梯形的副螺母，主螺母的内孔为三角形内螺纹通孔，三角形内螺纹通孔与螺栓的三角形螺纹相配合，主螺母的外表面呈阶梯状，头部制成外六角形，尾部制成与副螺母相配合的梯形外螺纹，副螺母的内螺纹孔呈阶梯状，前端制成与主螺母的尾端相配合的梯形内螺纹，尾端制成与螺栓相配合的三角形螺纹孔，梯形外螺纹的螺距大于三角形螺纹的螺距。本实用新型抗振防松紧固件，通过主螺母和副螺母的合理设计及配合，能提高抗振防松性能，显著提高主螺母、副螺母及螺栓的使用寿命，不受温度强烈变化的影响，应用范围广。

主设计要求

1.一种抗振防松紧固件，包括螺栓(1)，其特征在于：与所述螺栓(1)配合的螺母组件(230)，所述螺母组件(230)包括外阶梯形的主螺母(2)、与主螺母(2)配套的内阶梯形的副螺母(3)，所述主螺母(2)的内孔为三角形内螺纹通孔(21)，三角形内螺纹通孔(21)与螺栓(1)的三角形螺纹相配合，所述主螺母(2)的外表面呈阶梯状，头部制成外六角形，尾部(22)制成与副螺母(3)相配合的梯形外螺纹(221)，所述副螺母(3)的内螺纹孔呈阶梯状，前端制成与主螺母(2)的尾部(22)相配合的梯形内螺纹(32)，尾端(31)制成与螺栓(1)相配合的三角形螺纹孔，所述梯形外螺纹(221)的螺距大于三角形螺纹的螺距。

设计方案

2.根据权利要求1所述的抗振防松紧固件，其特征在于：所述主螺母(2)的梯形外螺纹(221)部分的厚度小于或等于副螺母(3)的梯形内螺纹(32)部分的厚度。

3.根据权利要求2所述的抗振防松紧固件，其特征在于：抗振防松紧固件的规格如下表：

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种紧固件，特别是涉及一种用于铁路接触网中的抗振防松紧固件。

背景技术

机械零部件的连接离不开紧固件，紧固件在机械设备中起非常重要的作用，现有的紧固件在受到剧烈振动时会自行松动并脱落导致零部件之间分离，造成机械设备的损坏或解体，甚至会造成严重事故。在机械领域，由振动造成的紧固件的松动和脱落是科学家、工程师们一直希望解决而没能解决的难题。

为了防止振动引起的松动和脱落，通常利用锁片、销钉、变形螺母或双螺母的方式锁紧，还有利用化学涂胶的方式固定，以上方式虽然在一定程度上起到延缓松脱的作用，但并未从根本上解决问题，振动引起的松动和脱落时有发生。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种抗振防松紧固件，其结构简单、可重复使用，无需辅助锁紧配件就能提高防松锁紧性能。

本实用新型抗振防松紧固件，包括螺栓和与螺栓配合的螺母组件，螺母组件包括外阶梯形的主螺母、与主螺母配套的内阶梯形的副螺母，所述主螺母的内孔为三角形内螺纹通孔，三角形内螺纹通孔与螺栓的三角形螺纹相配合，所述主螺母的外表面呈阶梯状，头部制成外六角形，尾部制成与副螺母相配合的梯形外螺纹，所述副螺母的内螺纹孔呈阶梯状，前端制成与主螺母的尾部相配合的梯形内螺纹，尾端制成与螺栓相配合的三角形螺纹孔，所述梯形外螺纹的螺距大于三角形螺纹的螺距。

本实用新型抗振防松紧固件，其中，所述主螺母的梯形外螺纹部分的厚度小于或等于副螺母的梯形内螺纹部分的厚度。

本实用新型抗振防松紧固件，其中，抗振防松紧固件的规格如下表：

其中，P为三角形内螺纹通孔的螺纹的螺距，S为主螺母的对边长，H为主螺母的总厚度， e为主螺母的对角长，mw为主螺母的梯形外螺纹的厚度，D1为梯形外螺纹的小径，p为梯形外螺纹和梯形内螺纹的螺距，d1为梯形外螺纹的大径，d为三角形内螺纹通孔的大径，D2 为副螺母的梯形内螺纹的小径，d2为副螺母的梯形内螺纹的大径，h2为副螺母的总厚度， mx为副螺母的三角形内螺纹孔的厚度，也是主螺母外壁非螺纹的厚度，mv为副螺母的梯形内螺纹的厚度，以上单位为毫米。

本实用新型抗振防松紧固件与现有技术不同之处在于，本实用新型抗振防松紧固件包括螺栓和与螺栓配合的螺母组件，螺母组件包括外阶梯形的主螺母、与主螺母配套的内阶梯形的副螺母，主螺母的内孔为三角形内螺纹通孔，三角形内螺纹通孔与螺栓的三角形螺纹相配合，主螺母的头部制成外六角形，尾部制成与副螺母相配合的梯形外螺纹，副螺母的前端制成与主螺母的尾部相配合的梯形内螺纹，尾端制成与螺栓相配合的三角形螺纹孔，梯形外螺纹、梯形内螺纹的螺距大于三角形螺纹的螺距，副螺母与主螺母通过大螺距的梯形内螺纹收紧时带动小螺距的三角形螺纹共同作用于螺栓，产生巨大的摩擦力，进而实现防松紧固的效果。

本实用新型抗振防松紧固件，副螺母的三角形内螺纹孔与螺栓的螺纹啮合面间隙产生强大的摩擦阻力和轴向拉力，在主螺母与副螺母的螺纹啮合面间隙、主螺母与螺栓的螺纹啮合面间隙也产生强大的摩擦阻力和轴向拉力，由轴向拉力产生的反作用力作用于主螺母、副螺母，在抗振防松紧固件内部形成了三组摩擦阻力和轴向作用力，在频繁振动和载荷变化等各种恶劣工作环境下，既保证紧固件松动不脱落，又保护了被连接件。

本实用新型相比现有技术还具有以下优点：通过主螺母和副螺母的合理设计及配合，能提高抗振防松性能，显着提高主螺母、副螺母及螺栓的使用寿命，可重复使用，不受温度强烈变化的影响，适用范围广；规格较多，能与标准螺栓装配，无需辅助锁紧配件。

下面结合附图对本实用新型的抗振防松紧固件作进一步说明。

附图说明

图1是本实用新型抗振防松紧固件的结构示意图；

图2是本实用新型抗振防松紧固件中主螺母的剖面图；

图3是本实用新型抗振防松紧固件中副螺母的剖面图；

图4是本实用新型抗振防松紧固件中主螺母的左视图；

图5是本实用新型抗振防松紧固件的使用状态图；

图6是实验1轴向夹紧力和松卸力矩的对比关系图；

图7是实验3振动后残余轴向夹紧力数据图。

具体实施方式

如图1-4所示，本实施例抗振防松紧固件，包括螺栓1和与螺栓1配合的螺母组件230，螺母组件230包括外阶梯形的主螺母2、与主螺母2配套的内阶梯形的副螺母3，主螺母2的内孔为三角形内螺纹通孔21，三角形内螺纹通孔21与螺栓1的三角形螺纹11相配合，主螺母2的外表面呈阶梯状，头部制成外六角形，尾部22制成与副螺母3相配合的梯形外螺纹221，副螺母3的外部制成六角形，副螺母3的内螺纹孔呈阶梯状，前端制成与主螺母2的尾部22相配合的梯形内螺纹32，尾端31制成与螺栓1相配合的三角形螺纹孔，梯形外螺纹221 的螺距大于三角形螺纹的螺距。

主螺母2梯形外螺纹221部分的厚度mw小于或等于副螺母3梯形内螺纹32部分的厚度 mv。

本实施例抗振防松紧固件的规格如表1：

表1：单位为毫米

其中，P为三角形内螺纹通孔21的螺纹的螺距，S为主螺母2的对边长，H为主螺母2的总厚度，e为主螺母2的对角长，mw为主螺母2的梯形外螺纹221的厚度，D1为梯形外螺纹221的小径，p为梯形外螺纹221和梯形内螺纹32的螺距，d1为梯形外螺纹221的大径， d为三角形内螺纹通孔21的大径，D2为副螺母3的梯形内螺纹32的小径，d2为副螺母3的梯形内螺纹32的大径，h2为副螺母3的总厚度，mx为副螺母3的三角形内螺纹孔的厚度，也是主螺母2外壁非螺纹的厚度，mv为副螺母3的梯形内螺纹32的厚度，如图2所示，D 为三角形内螺纹通孔21的小径，以上单位为毫米。

主螺母2的对边长S与副螺母3的对边长相等，主螺母2的对角长e与副螺母3的对角长相等。

螺栓1的三角形螺纹、三角形内螺纹通孔21、三角形螺纹孔的螺纹均符合GB\/T192-2003 规定的普通螺纹。主螺母和副螺母的材质可以为不锈钢。

当主螺母和副螺母的材质为不锈钢时，主螺母与副螺母的安装紧固力矩应符合表2规定：

表2：

如图5所示，使用时，先将螺杆1穿入待连接件10，然后，手动将主螺母2与副螺母3旋接，旋接至剩余最后1.5-2.5圈的位置，再将螺母组件230与螺杆1旋接，旋转至主螺母与待连接件10贴合，最后用扭力扳手先将主螺母2紧固，再将副螺母3同向紧固，其中，主螺母2和副螺母3的紧固力矩应符合表2的规定；拆卸时，先用扭力扳手将副螺母3与主螺母 2旋开，旋开1.5-2.5圈，再将螺母组件230与螺杆1旋开，直至完全分离。

本实用新型中抗振防松紧固件中，若想将螺母组件230与螺栓1旋接或拆除，需要使主螺母头部右端面222与副螺母头端左端面321之间保持一定间距，在使用不同规格的抗振防松紧固件时，该间距不同，当三角形内螺纹通孔21的螺纹的小径为M8、M10、M12、M14、M16、M18、M20时，其对应的间距依次为2.0、2.3、2.5、2.8、2.8、3.0、3.0毫米。

为了说明本实用新型抗振防松紧固件的使用性能，本公司研发小组搜集了市场上常见的防松结构进行防松测试，有施必牢螺母、尼龙钳件螺母、普通双螺母、弹压式螺母、偏心双螺母、锥压抱紧螺母、双开槽螺母、ERM螺母、锯齿垫片，设置的实验如下：

设置实验1

静态试验是在紧固件装置安装完毕后，在对待连接件10产生作用的螺母紧固后的松卸力矩、紧固力矩进行对比分析。静态试验选用M12普通螺母+弹垫+平垫，紧固力矩32N·m为基础，当紧固力矩一定时，轴向夹紧力和松卸力矩的对比关系如图6所示，其中横轴为防松结构类型，纵轴为轴向夹紧力和松卸力矩，由图6可以看出，本申请螺母组件的松卸力矩为 61.7N·m，防松效果优于其它防松机构。

设置实验2

根据TB\/T2073-2010《电力化铁道接触网零部件技术条件》(第5、4、13、a)条的要求对紧固件装置进行振动试验后，螺母组件230中对待连接件10起夹紧作用的螺母(在本申请中指主螺母2)的紧固力矩值与其振动试验前紧固力矩值对比。横向振动试验表明，紧固件的松卸力矩和紧固力矩的大小关系与防松结构的防松性能没有必然关系。

设置实验3

动态试验所有的防松类型初始轴向夹紧力为恒定值，取值以普通螺母+弹垫+平垫的方式在标准紧固力矩测试轴向夹紧力，对各种形式的防松结构按国际GB\/T10431-2008进行横向振动试验，即经过2分钟、1200次\/分钟横向振动试验后，对其残余轴向夹紧力进行对比分析，如图7所示，横轴表示时间(min)，纵轴表示振动0-2分钟后的残余轴向夹紧力(kN)。

在试验中发现，采用止动垫片防松时，螺栓头设防转槽或设置止动垫片，防松效果优于其他现有技术，双斜开螺母在实验过程中，出现咬死情况较多，对于应用广泛、标准化程度高的产品，如偏心双螺母、尼龙钳件螺母、弹压式螺母、本实用新型中螺母实验值比较稳定，而锥压式抱紧防松螺母、锯齿形双垫片、双斜开槽螺母、ERM螺母，实验结果稳定性差。

综合以上试验，以残余轴向夹紧力与初始轴向夹紧力的百分比，判断各种防松结构的综合防松性能才是科学的。经试验，本申请残余轴向夹紧力与初始轴向夹紧力的比值为95％，本申请的抗振防松紧固件的防松性能明显优于其它防松结构。

本申请中防松螺母技术参数如表3，数据来源国家铁路产品质量监督检验中心检测报告、机械工业产品零部件产品质量监督检测中心检验报告：

表3

本实用新型抗振防松紧固件可应用于电气化铁路接触网上：具体作为与接触网线连接的零件、与定位装置连接的零件或其他；可应用于汽车工业上：具体用于包括悬挂系统传动轴推力杆发动机支承架螺母等诸多部位；可应用在柴油机上：如在柴油机的增压器、排气管等部件上作为连接紧固件使用；在工程机械上应用：如用于搅拌车、起重机的支架连接、减速器座、拖轮等部位；如用于振动压路机的联轴器、发动机万向节；如用于装载机的传动轴、主传动差速器、大螺伞；再如，用于挖掘机的回转支撑、履带轮、破碎锤等。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

设计图

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