[发明专利]双螺栓防松方法

说明书

技术领域

本专利涉及一种双螺栓防松方法，联接件上加工螺孔或制孔，锁紧螺栓和紧固螺栓的外螺纹直径不同而且旋向相反，紧固螺栓杆体的中心制孔，锁紧螺栓穿过紧固螺栓杆体的中心孔，锁紧螺栓以及紧固螺栓和螺孔或螺母、“反旋向螺母”联接，达到螺栓防松的效果。

背景技术

螺栓松动机理：

1、螺纹副旋合螺纹发生蠕变。根据联结副松弛蠕变试验，螺母紧固以后24小时内螺栓预紧力减少接近10％，其后损失速度变缓，螺母容易发生松动。

2、支承面压陷引起的松动。由于螺栓头部或螺母的支承面接触应力大，联接件的表面有塑性环状压陷。在使用中若塑性变形继续发生(称为支承面压陷)，螺栓伸长量(一般指弹性伸长量)和预紧力减小，螺母容易松动回转。

3、径向力是螺栓联接松动的主要原因。一些学者(特别是原西德的G.Junker)对螺栓联接分别施加径向激振力和轴向激振力做了大量的试验，结果是受轴向力作用的螺栓联接可能松动也可能不松动，但是受径向力作用的螺栓联接当径向激振力达到一定程度时肯定会松动。螺栓联接预紧后，螺母将在预紧力所产生的螺母径向扩张力的作用下处于径向扩张状态，当外界径向力传入并达到一定程度时，将破坏螺母径向扩张力的自行平衡，促使螺母径向窜动，进而使螺纹旋合处沿螺旋线切线方向的静摩擦系数减小或变为零，当量摩擦角减小或为零，松动扭矩接近于零或为负值，螺母将松动回转。

4、内螺纹和外螺纹之间间隙的影响。标准螺纹多采用单线普通螺纹，螺纹升角(1°40′～3°30′)小于螺旋副的当量摩擦角(6.5°～10.5°)，因此联接螺纹都能满足自锁条件，在一定的预紧力作用下，一般不会松脱。但螺纹副通常是间隙配合，以M30×2细牙螺纹为例：螺栓的螺纹中径为28.701mm，螺母的螺纹中径为28.701mm，螺纹联接平均间隙值为0.1315mm，最大间隙值0.244mm。间隙配合有利于螺纹制造和安装，却影响防松效果。此外，螺纹表面的微观碎屑和微粒会夹杂在内外牙隙之间，类似固体润滑剂作用，在振动、冲击和交变载荷作用下，螺纹联接副不可避免地存在轴向和径向窜动，内外螺纹之间的摩擦阻力会出现瞬时减小甚至消失。这种现象多次重复，交互作用，最终导致联接松脱。

现用螺栓防松方法有以下几种：

1、对顶螺母防松(双螺母防松结构)：两个螺母对顶拧紧后，它们之间产生一个附加的对顶力，对顶力与预紧力共同产生较大的螺母径向扩张力，且远离外界径向力，故螺母不易回转，但须注意的是必须在两螺母之间产生这个附加的顶力才能发挥防松效果。

双螺母防松结构的受力以P1＝0.2P、P2＝0.8P较为合适。其中P1为螺杆对锁紧螺母(非支承面上的螺母称为锁紧螺母)的拉力，P2为螺杆对紧固螺母(工作支承面上的螺母称为紧固螺母)的拉力，P为螺杆的给定预紧力，所以紧固螺母应厚一些，锁紧螺母应薄一些。

2、“逆旋向双螺母”(属于对顶螺母)：螺栓是由左旋和右旋两种螺旋线复合在同一段螺纹段上，既有左旋螺纹又有右旋螺纹。紧固螺母和锁紧螺母是两种不同旋向的螺母，使用时先将紧固螺母预紧，再将锁紧螺母预紧。在振动、冲击的情况下，紧固螺母有发生松动的趋势，但是由于紧固螺母的松退方向是锁紧螺母的拧紧方向，锁紧螺母的拧紧阻止了紧固螺母的松退，导致紧固螺母无法松脱。

3、“施必牢”螺纹：施必牢螺母与标准螺母的不同在于其螺纹底径上有一30°的锥面，外螺纹的牙顶紧紧地楔人内螺纹牙根30°锥面，产生很大的径向锁紧力，使螺母具有很强的抵抗横向振动的能力，而这种横向振动是导致螺纹松动的主要原因。

4、存储更多的弹性变形能实现防松：(1)增加螺栓的长度，螺栓加载后的弹性伸长量与预紧力和螺栓长度成正比，与螺栓的截面积成反比，螺栓的弹性伸长量愈大，防松效果愈好；(2)使用液压防松螺母，利用增加螺栓联接的预紧力，使高强度螺栓在轴向发生弹性变形并保持拉伸状态，依靠螺栓弹性变形产生的内应力将螺母压紧，以达到防松目的。

其他还有弹簧垫圈、悬置螺母、自锁螺母、纵向开槽螺母、粘合防松、冲点铆接等。

采用普通螺母时，理论分析和试验证明，旋合圈数越多，载荷分布不均的程度也越显著，到第8～10圈以后，螺纹几乎不受载荷。

制造螺栓的碳钢材料弹性模量一般为200～210×10³Mpa。

高强度螺栓是指强度较高使机械或构件的尺寸和结构能减小或简化的螺栓，抗拉强度一般在700Mpa以上，质量稳定，但直径30mm以上的高强度螺栓在淬火处理中不易淬透，质量不稳定，在使用时应降低工作应力。使用高强度螺栓时有如下特点：