自锁螺纹的防松原理及其丝锥的牙形设计蔡家坡陕西汽车齿轮厂林兆丰螺纹联接具有联接牢固、装拆方便、易于标准化等优点而得到极为广泛的应用。但是简单的螺纹联接不能有效地防松。为了防止螺纹联接的松动,产生了很多防松的办法。如采用双螺母紧固、防松弹性垫圈、防松销钉、涂抹螺纹粘接剂等。但是这些方法仍然不够理想,有的防松效果不佳、有的结构过于复杂、有的不利于重复拆卸。本文介绍的自锁螺纹是一种既具有理想防松效果、而结构又非常简单的螺纹联接系统。一、螺纹松动的主要原因是振动为了保证装配,螺纹孔和螺栓的公差需要在螺栓外径与螺孔根径之间存在间隙(如图la所示),这样导致了螺栓与螺孔之间存在相对横移的可能性,并且不可避免地会造成螺栓中心线与螺孔中心线的不同轴后果。由于螺纹的锁紧是靠螺栓的牙齿与螺孔的牙齿之间的摩擦力保证的,在轻微振动和轻微载荷下,内外螺纹之间不会产生相对移动。所以螺纹间的摩擦力能够保持,螺纹联接不致松动。但是在重载荷的振动下,特别是在横向振动下,内外螺纹之间由于存在前面所述的间隙,将会产生相对的横向位移,导致螺纹间的摩擦力消失。此时螺纹就会被振松。试验表明,即便是拧得很紧的螺栓也会在横向振动下松开。图3b表示了螺栓拧入螺孔,但未拧紧时的状态.图3a则表示出拧紧后的状态。当拧紧时,外螺纹的顶部与内螺纹根部的30。斜边接触后就产生了夹紧力。这种接触是在螺纹的全长上沿螺旋线进行的,因此具有良好的定心作用,保持螺栓与螺孔较好的同轴,并使螺纹之间不会产生相对的横向移动(见图lb)。因此在振动和横向载荷下不会被松开。J一迫扭纹轴心线._图2图3刁尸一-}a)普通螺纹~..嘴之{口,护曰甲,.三、自锁螺纹的防松试验自锁螺纹系统具有极好的防松能力。有关的防松对比试验证明,这种自锁想纹系统比其它形式的螺纹紧固系统更有效。试验是在振动试验台上并施以横向载荷进行的。图4所示为某次试验结果。普通螺母和螺栓系统在振动一开始,载荷就急剧下降,最后被完全振松。有普通防松措施的螺母和螺栓系统在振动开始时载荷下降很快。205后趋于平稳,但坚持至605后载荷又急剧下降,最后被完全振松。4540.3631.272.13.18.4.9.(N召摇担b)自锁螺纹图1二、自锁螺纹的结构和防松原理新型的自锁螺纹联接体中的螺栓(外螺纹)牙形及尺寸与普通的标准三角螺纹螺栓无任何区别,它们之间是通用的。所不同的是螺孔(内螺纹),其牙齿形状如图2所示。爪节内螺纹的牙形根部多了一个30。的斜角,同时为傅外螺纹拧入轻松,内螺纹中径也有相应的增加。因此,用于制造内螺纹的丝锥不能采用普通标准丝谁,面必须重新设计制造。《机械工艺师》1993一地8、}口门自枷螺纹1}门、李从‘门m门}}l门曰阅产肠..,曰曰颇规峨紧咖口曰叮闪门口口队口口口门门团、司口门口口]回口门门门四口口门口曰门口门门闪口口门口口曰门门瓣同图口口口曰口厂曰团[口口口曰曰门门]口图口口口图4一了一自锁螺纹系统在振动开始的几秒内丧失了原先载荷的一小部分后,保持在一个恒定的水平线上,不再会被振松了。四、自锁螺纹的载荷分布为了搞清螺纹在全长上每个牙的载荷分布情况,用先进的有限元方法在计算机上对普通螺纹和自锁螺纹进行对比计算。图5所示曲线为两种螺纹的载荷分布情况。\\标准-黔了}~、‘、冬、,一.!自锁螺纹/lr一一.一一卜、、科一卜~~~螺牙顺序号图5可以看出普通螺纹在全长上载荷分布是极不均匀的,其中第1个牙要承担全部载荷的1/3以上,以后迅速锐减,直至第6个牙以后则几乎不承担多少载荷了。这种对载荷极不均匀的分布是普通螺纹系统的重大缺陷。同时也说明了试图用加长螺纹长度的办法来增加联接的可靠性,这对普通螺纹来说是徒劳的。对自锁螺纹来说,载荷的分布情况是从第1个牙承担全部载荷的17%至最后第8牙的10%,载荷分布比较均匀。所以,尽管载荷施加在螺栓牙齿的刃边上,而不是像普通螺纹那样沿螺旋侧面分布,但由于载荷均匀地分配在全部的螺纹上,因此自锁螺纹的应力小于普通螺纹。用光测弹性试验的方法,对两种螺纹在加载后的应力分布进行了对比观察,结果是同上述结论完全一致。五、自锁螺纹联接的装却初次见到自锁螺纹的人,可能以为由于内螺纹齿根有一个30.斜边,相当于多出一部分金属...
