[发明专利]法兰矩形、半圆弧、梯形段裙防松螺母、螺栓

说明书

一种法兰矩形、半圆弧、梯形段裙防松螺栓、螺母，它属于防松紧固件技术领域。防松螺栓、螺母的法兰面应足够大，法兰面的最外圈有一环形平台，环形平台上均匀设置矩形、半圆弧、梯形段裙，法兰矩形、半圆弧、梯形段裙使法兰面悬空，安装时法兰矩形、半圆弧、梯形段裙首先接触工件，首先受力并将力传递给法兰面，由于是局部受力，局部变形比较大。法兰外边缘也分担部分力和部分变形。这样的设计，弹性系数比较小，弹性变化量比较大，法兰存储的弹性势能比较大。抵抗震动和防松能力强。

技术领域

本发明涉及一种法兰矩形、半圆弧、梯形段裙防松螺母、螺栓，是利用法 兰边缘上的矩形、半圆弧、梯形段裙受力使法兰产生局部变形，进而法兰受力 产生变形、从而存储弹性势能来防止螺栓、螺母松动的装置，属于防松紧固件 的技术领域。

背景技术

防止螺纹松动一直是工程技术人员追求的目标，自螺纹出现之后，松动问 题就没有很好的解决。防松螺母是近几十年出现的，有很多种形式，每个人研 究的方向不同，研究的成果也不相同。防松螺栓还没有问世。防松螺母代表作 应该是美国施必牢刀具公司1975年推出的变牙型防松螺母。2001年其在上海设 厂，生产变牙型防松螺母。其优点是结构防松，稳定可靠，可重复使用，不受 环境温度变化的影响。缺点是防松斜面短，对螺栓大径要求很高。国标手册中 推出的几种防松螺母也都各有千秋。内嵌钢片螺母在2005年被铁道部认定不防 松，全部6家供应商被删除；内嵌尼龙螺母在使用中被证实没有防松能力。这 两种和其他自称为防松螺母的也都在销售。法兰防松螺栓还没有问世。

发明内容

本发明目的是提供一种防松螺栓、螺母，是在法兰工作面上增加矩形、半圆 弧、梯形段裙。经研究施必牢螺纹防松能力来源于三个方面，一是强大的径向 力：普通螺纹径向力与轴向力之比是th30＝0.577，施必牢螺纹径向力与轴向力 之比是cth30＝1.732。两者之比是3。二是全旋合长度内螺纹均匀受力，解决了 普通螺纹只是前三扣受力的不利局面。三是使外螺纹牙顶受力，从而外螺纹存 储了很大的弹性势能。根据这些原理，将法兰螺母、螺栓改造成法兰矩形、半 圆弧、梯形段裙，使其能够存储更大的弹性势能，使之形成防松螺母、螺栓。 工作时法兰矩形、半圆弧、梯形段裙首先接触被连接件，首先受力，力传递到 法兰面，法兰局部变形大，而法兰矩形、半圆弧、梯形段裙的法兰边缘也会承 担、分散一部分力，并最终将这些力传递到螺母本体。这样的改造，应该比单 一的法兰面存储的弹性势能大。

普通法兰螺母的法兰面上有几项缺点，一是法兰最大外径应尽量大，并应 体现防松理念。以M20为例。标准内法兰最大受力直径￠39.9毫米，而它的最 大实体外径是￠42.8毫米，没有充分利用最大直径。由于考虑到锻造自然成形， 边缘没有考虑机加工，因而受力点比较小，形成的悬臂相对小，存储的弹性势 能当然就少了，这就体现了没有防松理念。本设计M20法兰螺母最大外径是￠ 44毫米。受力点外移，旋臂增长，单边旋臂增长44-39.9/2＝2.05毫米。在受力 相同时存储的弹性势能多。二是标准内螺纹处倒角大，标准内倒角θ＝90° -120°的角度也不合适，减少了有效螺纹，螺母总高度20毫米，有效螺纹Mw 只有10.7毫米。本设计螺母总高度20毫米，上下倒角只有1毫米，使有效螺 纹长了很多，有效螺纹接近16.5毫米。三是标准内底面倒角α＝0.75°±0.75° 设计没有体现防松理念。法兰底面倒角α＝0.75°±0.75°＝0°-1.5°，极限时 法兰底面与工件平行并且直接与工件接触，螺母受力直接传递到工件，因为没 有旋臂，所以没有存储弹性势能，没有抵抗因震动产生松懈力的能力，没有防 松能力。本设计在法兰工作面边缘增加矩形、半圆弧、梯形段裙，使法兰底面与工件之间完全形成悬空，进而形成旋臂，而且旋臂量已经是最大，所以能存 储更大的弹性势能。

附图说明