一種可互鎖防的防松螺母的設(shè)計(jì)

丁立芳，廖 建，陳 剛，彭寶安

（1. 武漢船用電力推進(jìn)裝置研究所，武漢 430064；2. 襄陽技師學(xué)院，湖北襄陽 441000；3. 武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院，武漢 430205）

0 引言

目前連接用的螺母采用螺母和螺栓之間的摩擦力進(jìn)行自鎖，在靜載荷和溫度變化不大時(shí)不會自動(dòng)松脫，但是在動(dòng)載荷中這種自鎖的可靠性就會降低，預(yù)警力可能在某一瞬間消失，發(fā)生松脫。為此我們專門設(shè)計(jì)了一種可互鎖的防松螺母，該螺母具有互鎖功能，擰緊后的螺母不會與螺栓松開，也不需要增加額外配件，制造、使用方便，經(jīng)過實(shí)踐運(yùn)用，效果良好，沒有發(fā)現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象。

1 組成結(jié)構(gòu)

該可互鎖的防松螺母由上螺母、下螺母兩部分組成；上螺母如圖1所示，由螺母本體（A）、擠壓部、肋條等組成。螺母本體（A）有內(nèi)螺紋，螺母本體（A）的下端是擠壓部，擠壓部是上小下大的錐體，錐體的內(nèi)側(cè)面有多個(gè)條形肋條，擠壓部的下端有小段平面（A）。

下螺母如圖2所示，由螺母本體（B)、鎖緊部件等組成。螺母本體（B)的上端是鎖緊部件，鎖緊部件是上小下大的錐體。錐體的錐度與上螺母擠壓部錐體的錐度一致。錐體的下端有一圈圓弧凹槽，錐體的外側(cè)面有多個(gè)均勻分布的槽，槽的個(gè)數(shù)是大于等于四的偶數(shù)，相鄰槽之間形成夾片。錐體的上端有小段平面（B)，螺母本體（B)有內(nèi)螺紋，內(nèi)螺紋與螺母本體（A）內(nèi)螺紋一致[1]。

2 肋條和槽的設(shè)計(jì)

該可互鎖的防松螺母肋條和槽是互鎖防松的關(guān)鍵。肋條和槽的設(shè)計(jì)原理為：下螺母夾片的個(gè)數(shù)為N，N為偶數(shù)，同樣槽的個(gè)數(shù)也是 N，槽的寬度為 A，多個(gè)夾片所形成的錐體的外側(cè)面中心點(diǎn)的虛擬圓的半徑為 R，每個(gè)夾片的中心點(diǎn)的弧長為C，則C=2πR/N-A。在上螺母的擠壓部的錐體的內(nèi)側(cè)面對應(yīng)于夾片的弧長C的范圍內(nèi)布置M個(gè)肋條，上螺母的擠壓部的錐體的內(nèi)側(cè)面中心點(diǎn)的虛擬圓半徑為 R’，在上螺母和下螺母加工時(shí)R= R’，相鄰肋條的中軸線間距為B，則B=C/M。將上螺母的擠壓部的錐體的內(nèi)側(cè)面的投影圓分成4個(gè)半圓，如圖（3）所示，即平面坐標(biāo)系的第一、第二、第三、第四象限[3]。

圖1 上螺母結(jié)構(gòu)圖

圖2 下螺母結(jié)構(gòu)圖

圖3 上螺母的肋條在四個(gè)象限的分布圖

在第一象限內(nèi)，將最上端的肋條的中軸線偏離Y軸二分之一B的距離，其余的肋條按中軸線間距 B均勻布置在第一象限內(nèi)；在第二象限內(nèi)，將最右端的肋條的中軸線偏離X軸四分之一B的距離，其余的肋條按中軸線間距B均勻布置在第二象限內(nèi)；在第三象限內(nèi)，將最下端的肋條的中軸線偏離Y軸八分之一B的距離，其余的肋條按中軸線間距B均勻布置在第三象限內(nèi)[3]。

在第四象限內(nèi)，由于槽的個(gè)數(shù)是偶數(shù)，最少有兩個(gè)槽和X軸或者Y軸對齊，如果有一個(gè)槽與 Y軸對齊，將最上端的肋條的中軸線對準(zhǔn) Y軸，其余的肋條按中軸線間距B均勻布置。

3 安裝過程及工作原理

該螺母的安裝過程是：先將下螺母的鎖緊部件朝上擰緊在螺栓上并使下螺母的下端平面壓緊工件，再將上螺母的擠壓部朝下擰在螺栓上并頂緊下螺母的鎖緊部件，上螺母的擠壓部的多個(gè)肋條相互錯(cuò)動(dòng)擠壓下螺母的多個(gè)夾片，多個(gè)夾片的內(nèi)螺紋B擠壓螺栓的外螺紋，大幅度的增加了螺紋連接面的摩擦力，達(dá)到防松的目的[3]。

上螺母的最上端的肋條正好對準(zhǔn)下螺母的最上端的槽，至少有一個(gè)肋條卡入了下螺母的槽內(nèi)，實(shí)現(xiàn)互鎖；如果上螺母的最上端的肋條沒有對準(zhǔn)下螺母的最上端的槽，則繼續(xù)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)上螺母八分之一B的距離或者四分之一B的距離或者二分之一B的距離，同樣至少有一個(gè)肋條卡入下螺母的槽內(nèi)，實(shí)現(xiàn)互鎖[3]。

該螺母采用構(gòu)造增加摩擦防松，在振動(dòng)等惡劣使用條件下，上螺母會先出現(xiàn)松動(dòng)，因?yàn)樯下菽傅睦邨l卡入在下螺母的槽內(nèi)，使上、下螺母緊緊咬合成為一個(gè)整體，所以又阻止了上螺母發(fā)生松動(dòng)。同時(shí)，上螺母擠壓部的多個(gè)肋條相互錯(cuò)動(dòng)使下螺母多個(gè)夾片產(chǎn)生張力，增加了螺紋連接面的摩擦力，達(dá)到了互鎖防松目的[2]。

4 結(jié)論

可互鎖的防松螺母具有肋條和槽，該結(jié)構(gòu)是互鎖防松的關(guān)鍵，設(shè)計(jì)加工時(shí)必須保證。使用互鎖的防松螺母具有極大的防松抗振能力，消除了松動(dòng)，保證了連接緊固件的安全，節(jié)約了大量處理螺母松動(dòng)的時(shí)間。