阅读说明：本技术 自紧式防松紧固装置 (Self-tightening anti-loose fastening device ) 是由 李武彬 于 2020-05-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了自紧式防松紧固装置,以提高装置的防松性能、减低产品的制造成本、适用高标准高安全及复杂工况环境的需要。包括螺栓、自紧式螺母,螺栓设有普通、标准外螺纹；自紧式螺母由两段连续的变形的、具有自紧作用的螺纹组成,前段变形螺纹起紧固作用,后段变形螺纹起保持增大防松能力的作用；自紧式螺母与螺栓配合相连夹紧工件越拧越紧,或者在螺栓任意位置都有一定的预紧力。本发明的技术方案能够带来可靠的抗震防松性能,显著的提高螺母的制造成本、重复使用率、使用寿命,保证受频繁振动和载荷变化等各种恶劣工作环境下各环节螺纹副不松动,起到真正的防松锁紧的效果,适用范围广泛。(The invention discloses a self-tightening anti-loosening fastening device, which aims to improve the anti-loosening performance of the device, reduce the manufacturing cost of products and meet the requirements of high standard, high safety and complex working condition environments. The self-tightening bolt comprises a bolt and a self-tightening nut, wherein the bolt is provided with a common and standard external thread; the self-tightening nut consists of two sections of continuous deformed threads with self-tightening effect, the front section of deformed threads play a role in fastening, and the rear section of deformed threads play a role in keeping the anti-loosening capacity increased; the self-tightening nut is matched and connected with the bolt to clamp the workpiece more and more tightly, or a certain pretightening force is provided at any position of the bolt. The technical scheme of the invention can bring reliable anti-seismic and anti-loosening performance, remarkably improve the manufacturing cost, the reuse rate and the service life of the nut, ensure that thread pairs in all links are not loosened under various severe working environments such as frequent vibration, load change and the like, play a real anti-loosening and locking effect and have wide application range.)

自紧式防松紧固装置

技术领域

本发明涉及防松螺母装置，属于防松紧固工件技术领域。

背景技术

在生产生活中，连接装配过程通常离不开紧固件，紧固件给机械工业带来了方便。在连接装配件中，螺栓螺母连接方式是最常用的紧固结构。采用螺栓螺母紧固件的机械在实际使用过程中，由于复杂工况的影响，螺栓螺母在频繁振动和交变载荷的环境中不可避免地会自行脱落，从而造成使用危险。

为解决紧固装置松脱问题，世界上许多国家的科学家和工程师做了大量的试验研究，防松紧固装置起源于国外，通常采用锁片、销钉、尼龙嵌入、变形螺纹、化学涂胶等方法，在一定程度上延缓了紧固件自行松脱的时间，但是却没有从根本上解决问题。国内现有的防松方法很多，其中是不可拆卸的防松方法，其采用焊牢、粘结或冲点铆接等方式将可拆卸螺纹连接改变为不可拆卸螺纹连接，属较为可靠的传统防松方法，但其缺点也很明显，即螺纹紧固件不能重复使用，且安装和拆卸时操作非常麻烦。另方式是采用机械固定件进行防松，其原理是利用机械固定件使螺纹件与被连接件之间或螺纹件与螺纹件之间固定和销紧，以制止松动，其缺点是增加紧固连接的重量，从而亦造成制造及安装上的麻烦，不能进行机动安装，成本较高。还有增大摩擦力的防松方式，其是利用增加螺纹间或螺丝螺母端面的摩擦力或同时增加两者的摩擦力的方法来达到防松的目的，这种防松方法可靠性差，也并没有从根本上解决问题，尚存在多重安全隐患，均难适应高标准高安全及其他复杂环境工况的需要。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供自紧式防松紧固装置，通过对螺母螺纹部结构加以改进，达到更优秀可靠的防松目的。

本发明具体采用了如下的技术方案：

自紧式防松紧固装置，包括螺栓、螺母；螺母与螺栓通过螺纹连接，螺母内孔螺纹由两段连续、同牙距的变形螺纹组成，所述前段变形螺纹与后段变形螺纹变形结构、方式不相同，前段变形螺纹的中径大于后段变形螺纹的中径，前段变形螺纹设有楔角，后段变形螺纹设有梯形角。

进一步，前段变形螺纹是牙型角变形螺纹，其牙底处设有楔形斜面，楔形斜面与轴线的角度(楔形角)小于牙边角，该段内螺纹中径与普通螺纹相同；当螺母与螺栓相互拧紧压紧工件时，螺栓外螺纹的牙尖能够紧紧地顶在前段变形螺纹的楔形斜面上，从而产生较大锁紧力。由于牙形的角度改变，使施加在螺纹间接触所产生法向力增大，因此前段变形螺纹法向压力远远大于扣紧压力，所产生的防松摩擦力也就大大增加。同时，螺栓外螺纹与螺母前段变形内螺纹咬合时，楔形斜面使载荷均匀地分布在接触的该段螺旋线全长上，避免了普通螺纹咬合时80％以上的总载荷集中作用在第一和第二牙的螺纹面上，因此使得前段变形螺纹联结副克服了普通标准联结副在振动环境下易于松动的缺点。

进一步，后段变形螺纹是牙型角变形螺纹，其牙底处设有梯形角，梯形牙边与牙形中轴线的角度(梯形牙角)小于原牙角，且该段内螺纹中径小于配合螺栓螺纹的中径值，其优选值为0.05mm-0.2mm；当螺母与螺栓相互拧旋或是压紧工件时，螺栓外螺纹的牙形两边面能够紧紧地贴在后段变形螺纹的牙形两边面上，从而产生较大摩擦力和锁紧力。

由于该段螺纹中径变小，首先与螺栓外螺纹螺纹连接间存在过盈量，螺纹连接面会随着过盈量增大所产生的摩擦力和防松锁紧力也就逐渐增加；其次中径变小会使该段内螺纹大径变小(小于连接螺栓外螺纹的大径)，会压迫连接处螺栓外螺纹的牙尖使其变形甚至破坏，牙底设计的梯形角形成的空间有效避免对螺栓外螺纹牙尖的破坏，且增加了过盈量引起变形的伸缩空间。

螺栓螺纹与螺母后段变形螺纹咬合时，使得该段变形螺纹联结副不仅克服了普通标准联结副在振动环境下易于松动的缺点，同时对螺栓外螺纹起到了保护作用，延长了使用寿命。

进一步，螺母前段变形螺纹部与后段变形螺纹部外周形状不相同，本发明中螺母紧固时是有方向性的，前段变形螺纹部端面与工件接触，改变螺母外周形状可以有效区分。

本发明的工作原理是，螺母内孔螺纹两段连续、同牙距的变形螺纹，前段设有的楔形面使得法向力增大，大大提高了紧固时螺母的抗震引起松动的能力；后段设有的梯形角与 0.05mm-0.2mm过盈量，使得螺母在螺栓任意位置或者紧固工件时形成由于过盈而产生的摩擦阻力，同时还设计防止对螺栓外螺纹的破坏的梯形角；当两段螺纹形成的摩擦防松锁紧力相互叠加、增强时必然形成很好的防松能力。

通过采用上述技术方案，本发明能够实现如下的技术效果：

1.可靠的抗震防松性能：本发明能够实现双重锁紧，即一方面通过螺母前段变形螺纹楔形面法向力增大进行锁紧，另一方面螺母后段变形螺纹过盈量增大进行锁紧，使得螺母实现锁紧螺栓时达到双重自锁、自紧，更好地实现了抗震防松的性能。

2.根据本发明的原理可知，本发明可在不破坏螺纹副结构的情况下对螺栓进行锁紧，因此可显著地提高螺母及螺栓的使用寿命。

3.可重复使用：螺母后段梯形变形角的设计起到保护螺栓外牙、给变形提供空间的作用，因此本发明可以实现重复使用。

4.无需任何辅助锁紧元件，如弹簧垫圈、止动垫片等。本紧固装置不需要外界的任何辅助元件可以达到完全自锁的目的。

5.可使产品成本大大降低，提高市场占有空间。

6.本发明属于统配型的紧固装置，规格型号采用标准尺寸，与标准外螺纹相匹配。

7.本发明不受温度剧烈变化的影响，可广泛应用于要求自锁功能的零部件上，如高速铁路、航天、船舶、汽车等要求高的自锁零件上，根据实际需要设置规格即可。

8.可选用任何金属与非金属，实现材质、外形、尺寸规格不受限制。

9.可实现拧入与拧出相同的锁紧力，达到螺母不松动的目的

附图说明

图1为本发明装置结构图

图2为本发明螺纹副结构示意图

图3为本发明前段变形螺纹示意图

图4为本发明后段变形螺纹示意图

图5为本发明实施例示意图

具体实施方式

为了便于本领域紧固技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

如图1、图2、图3、图4所示，本装置为自紧式防松紧固装置，包括螺栓、螺母；螺母与螺栓通过螺纹连接，螺母内孔螺纹由两段连续、同牙距的变形螺纹组成，所述前段变形螺纹与后段变形螺纹变形结构、方式不相同，前段变形螺纹的中径大于后段变形螺纹的中径，前段变形螺纹设有楔角，后段变形螺纹设有梯形角。

实施例1：

如图1、图5所示，螺栓螺纹为60°标准螺纹，螺母前段为60°普通内螺纹中径与普通螺纹相同；前段变形螺纹是楔形斜面与轴线的角度(楔形角)为48°；当螺母与螺栓相互拧紧压紧工件时，螺栓外螺纹的牙尖能够紧紧地顶在前段变形螺纹的楔形斜面上，形成法向压力增加部，使施加在螺纹间接触所产生法向力增大，因此前段变形螺纹法向压力远远大于扣紧压力，所产生的防松摩擦力也就大大增加；同时，螺栓外螺纹与螺母前段变形内螺纹咬合时，楔形斜面使载荷均匀地分布在接触的该段螺旋线全长上，避免了普通螺纹咬合时80％以上的总载荷集中作用在第一和第二牙的螺纹面上，因此使得前段变形螺纹联结副克服了普通标准联结副在振动环境下易于松动的缺点。

后段变形螺纹是60°变形螺纹，螺纹中径小于配合螺栓螺纹的中径值0.1mm，其牙底处设有15°梯形螺纹角；当螺母与螺栓相互拧旋在任意位置或是压紧工件时，首先与螺栓外螺纹螺纹连接间存在过盈量，变形螺纹60°螺纹段牙形两边面能够紧紧地贴在螺栓60°螺纹的牙形两边面上，随着过盈量增大所产生的摩擦力和防松锁紧力也就逐渐增加；其次中径变小会使该段内螺纹大径变小(小于连接螺栓外螺纹的大径)，会压迫连接处螺栓外螺纹的牙尖使其变形甚至破坏，牙底设计的15°梯形角形成的空间能有效避免对螺栓外螺纹牙尖的破坏，且会增加过盈量引起变形的弹性伸缩空间。

螺母内孔螺纹两段连续、同牙距的变形螺纹，前段设有的48°楔形面使得法向力增大，大大提高了紧固时螺母的抗震引起松动的能力；后段设有的15°梯形角与0.1mm过盈量，使得螺母在螺栓任意位置或者紧固工件时形成由于过盈而产生的摩擦阻力，同时还设计防止对螺栓外螺纹的破坏的梯形角；当两段螺纹形成的摩擦防松锁紧力相互叠加、增强时必然形成很好的防松能力。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护范围内。