[发明专利]一种具有高精确度扭矩系数的组合式自反力防松螺母

说明书

本发明涉及一种具有高精确度扭矩系数的组合式自反力防松螺母，包括开槽螺母、垫圈、螺纹环。在工作螺栓处于被拧紧状态时，螺纹环以锲型环的形式镶嵌在垫圈与螺栓之间，有效防止工作螺栓与螺母之间的连接发生松动。本发明使机械工业螺栓螺母连接在摩擦系数较小的水平下安装得到精确的螺栓预紧力，并在设备运行过程中始终保持防松功能。本发明使机械工业，尤其在石油石化，发电、海上风电、核电，高铁、桥梁等行业的设备运营过程中，螺栓螺母连接的可靠性与安全大大增加，从而使螺栓螺母的人工点检与维护的频率大大减少。本发明的规模推广使用，将产生无可限量的经济价值。

技术领域

本发明涉及一种具有高精确度扭矩系数的组合式自反力防松螺母，包括开槽螺母、垫圈、螺纹环等。

背景技术

机械工业行业中很多重型设备在设计时为方便拆卸和维修，均大量采用螺栓连接。螺栓螺母之所以能起到连接紧固的作用，是在于螺栓与螺母的螺纹之间、以及螺母与设备部件之间存在着摩擦力能够阻止螺母松动。人们常常通过增加螺栓螺母的摩擦系数来达到防松的目的。有些防松螺栓螺母产品(如锯齿螺母，尼龙螺母，双锯齿垫片等)在结构设计上增加摩擦系数，其扭矩系数很大，在同等扭矩的情况下拧紧，由于摩擦系数误差占的比例大，所以螺栓的预紧力误差就很大，同一部件不同螺栓的预紧力偏差很大，预紧力不均匀则会造成设备的连接可靠性下降；有些厂家(比如锁固胶，开孔插销，电焊，破环螺纹等方法防松)在螺栓被拧紧后增加摩擦系数，造成在螺栓螺母在设备运行后如有松动则无法检查获悉，也无法进行松动螺栓预紧力补足的操作。总之，如果需要螺栓螺母预紧力精确，人们通常采用降低摩擦系数、提高扭矩系数的方法；同时人们又希望提高螺栓螺母的防松功能，又需要采用提高摩擦系数和降低扭矩系数的方法。螺栓螺母预紧力精确的要求与防松的要求永远是一对矛盾体，存在现代工业发展的几百年中，到目前为止没有人提出真正可行的解决方案。

目前大多数螺栓连接都采用扭矩拧紧方法来紧固。扭矩拧紧法是使用扭矩工具旋转螺母，通过螺母与螺栓的螺纹之间的相对位移，使螺栓被迫拉伸产生弹性变形，从而使螺栓产生回弹的预紧力。因为位于同一部位不同位置的螺母与部件基础面(如法兰或设备本体)之间的摩擦系数不均，作用在螺母上相同的扭矩不能得到相同的螺栓弹性变形量，扭矩转换成螺栓预紧力也就不尽相同；在扭矩法拧紧螺母过程中，在施加作用扭矩的同时需要施加一个反作用扭矩，这个反作用力一般会作用在螺栓附件的支点上，造成螺栓偏斜，依靠在螺纹孔的边上导致偏载；在螺母被拧紧的情况下，螺母的扭矩会传递到螺栓上，螺栓的另一边靠螺钉头摩擦系数或支撑扳手背力，使螺栓不会发生跟转，这样就造成螺栓产生一个整体的扭剪应力。

在实际运行过程中，振动、温差、压差等工况，会使哪些存在预紧力不精确、存在整体扭剪应力或摩擦系数较小的机械设备部件螺栓连接的螺栓螺母发生松动。螺栓预紧力无法始终保持原先机械设备工业设计时的要求，可能会发生大型设备倒塌，石油石化设备漏气、漏油等严重的生产安全事故。企业为了提高设备的运行安全性，通常采取的方法是定期(每周、三个月、半年或一年)派专业的机械工程师带上专业的螺栓拧紧设备(螺栓扭矩拧紧设备)，对相关螺栓螺母进行逐个检查，行业内称为螺栓松动定检。在设备螺栓定检工作中，检查螺栓是否松动，需要花费工程师大量的时间。为了确保工程师作业时的安全，在设备螺栓定检工作时，设备必需停止运行，这将减少设备的产量，造成损失。企业每年在螺栓预紧力定期检查和维护工作上，在人工，购买或租赁检查螺栓是否松动的设备以及因停机造成的产量减少等方面花费巨大。

确保螺栓连接的被精确紧固并具有防松功能的问题，已经成为重型装备发展的一个瓶颈，严重影响其向更高水平发展的能力。

发明内容