提升螺纹副防松性能的方法及其辅弹垫技术

本发明专利技术公开了提升螺纹副防松性能的方法及其辅弹垫，包括螺栓(1)、主螺母(4)、辅螺母(5)、或主防松垫圈(2)，在所述主螺母(4)与辅螺母(5)之间设有辅弹垫(8)，其特征在于：在所述辅弹垫(8)比同质的主防松垫圈(2)厚、或宽。先在横向振动机上振动测出单向不回转的预紧力A，计算出预紧力衰减值d＝A

【技术实现步骤摘要】
提升螺纹副防松性能的方法及其辅弹垫


[0001]本专利技术涉及一种防松紧固件，尤其涉及到一种提升螺纹副防松性能的方法， 及其辅弹垫。

技术介绍

[0002]现有对顶双螺母摩擦防松，防松性能较好的是两个相同旋向的主、辅螺母 之间夹有橡胶垫圈或金属弹垫片，主螺母预紧后，再将辅螺母超过主螺母的预 紧力紧固一下，使两个螺母之间产生对顶力，从而使底下的主螺母和主弹垫产 生摩擦，又和上面的辅螺母产生弹性膨胀摩擦，双摩擦达到预紧的效果，两个 螺母会有一个相互挤压的力量，从而起到防止松动的效果。在本人的申请号 202111096087.3的专利技术专利申请中公开了：在所述主螺母与辅螺母之间设有辅 垫圈；所述辅垫圈压平时的所述辅螺母与所述主螺母之间的预紧扭矩，大于所 述主螺母与所述螺栓之间的预紧扭矩；所述辅垫圈，或为一个开口弹簧垫圈的， 或为一对Nord
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Lock防松垫圈的，或为一对球面垫圈的；或为任一锁紧垫圈的； 或为任一止动垫圈的。但申请中没有明确公开主垫圈、辅垫圈的厚度对比，及 具体数据，所以很难选用。
[0003]另一方面，为了提升螺纹副防松性能，尤其是紧固件横向振动防松性能曲 线，即预紧力和周期、或频率的振动曲线，可分为三个阶段：
[0004]第一阶段：预紧力快速下降阶段，即预紧力振动整理阶段，此阶段预紧力 快速下降的原因是：应力再分布、塑性变形、局部滑移、旋转松动、轴向振动、 扭转振动，这些是由于紧固件的热处理能力、公差控制、制造工艺，弹垫、螺 栓、螺母、被紧固件的软硬及配合程度，结构设计、螺纹牙的设计、装备工艺 等旋转松动或非旋转松动因素决定的。
[0005]第二阶段：预紧力稳定的旋转松动阶段，随着紧固件振动次数的延长，预 紧力因振动磨损，有一个稳定的下降阶段，其曲线的斜率越小，防松性能越好； 第二阶段曲线的开始，也就是第一阶段预紧力曲线的结束；第二阶段的稳定曲 线的结束端，也就是第三阶段的开始。
[0006]第三阶段：剩余夹紧力为紧固件松动、疲劳、或断裂的急速下降阶段。
[0007]为了确保第一阶段的紧固件预紧力不受以上所述各种因素的影响，而预紧 力快速下降，确保剩余夹紧力的第二阶段有一个高值夹紧力开端，德国工人使 用了紧固件紧固时拧三圈退半圈的方法，消除各种因素的影响，但这种方法没 有具体的指明从什么时候开始拧三圈，什么时候结束拧三圈，退半圈也没有明 确指出，从某个位置或预紧力多少时开始退半圈，到什么位置或预紧力多少时 停止退半圈，一切都是人为估计而行的，所以第一次紧固的防松性能与以后的 每一次紧固的防松性能不一定相同，而存在着预紧安装工艺的差异。

技术实现思路

[0008]为统一紧固件的装配工艺，克服和消除预紧力因应力再分布，塑性变形， 结构设
计、螺纹牙的塑性、螺纹牙设计、装配工艺等旋转松动和非旋转松动因 素对预紧力的影响，本专利技术提供一种克服和消除上述因素影响的、能大幅度提 升螺纹副防松性能的方法。
[0009]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0010]提升螺纹副防松性能的方法，包括螺栓、主螺母、辅螺母、或主防松垫圈、 或主平垫圈，所述主螺母与所述螺栓之间的预紧扭矩，根据紧固被紧固件甲与 被紧固件乙之间的紧固需要而确定，在所述主螺母与辅螺母之间设有辅弹垫， 先将所述主螺母单向预紧在穿过所述被紧固件乙、所述被紧固件甲、或所述主 平垫圈、或所述主防松垫圈的螺孔中，露出的所述螺栓的螺栓外丝上，再穿上 所述辅弹垫的内圈，旋上并单向预紧所述辅螺母，使所述辅弹垫与所述主螺母 之间的预紧力大于所述主螺母与所述螺栓之间的预紧力A，其特征在于：
[0011]先在横向振动试验机上根据GB/T10431
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2008、或ISO16130紧固件横向振 动试验方法的标准，测试出主螺母的最小剩余稳定的预紧力B，再用所述主螺母 与所述螺栓之间的预紧力A减去单向预紧振动后剩余的稳定的最小预紧力B， 得出的差值为d牛顿，此差值d为所述主螺母振动整理而损耗的预紧力，再重 新将所述主螺母先预紧到A+|d|值，单位牛顿，然后再将所述主螺母的预紧 力退转到A值，此时预紧力F的方向为退转方向；同时用同样的方法将所述辅 螺母先预紧到大于A+|d|的值，然后再退转到大于A的预紧力值，此时退回 到的扭矩读数为V值，此预紧力不好直接测量，可根据已有公开的《螺栓尺寸、 强度等级、预紧力和预紧扭矩对照表》查得，多大的预紧力对应多大的扭矩； 也可先在横向振动机上振动测出单向不回转的预紧力A，计算出预紧力衰减值 d＝A
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B，B为衰减后的稳定值，然后重新将主螺母预紧到A+|d|值，此时的扭 矩读数为U，再反向退回到预紧力A，此时扭矩读数为V；用大于预紧扭矩U 的值预紧辅螺母，再将辅螺母退回大于扭矩V值，这就消除了旋转和非旋转因 素对夹紧力的影响，此时所述辅螺母的预紧力大于所述主螺母的预紧力F，单位 牛顿，方向为退转方向，安装完毕。这样可使夹紧力第一阶段曲线保持在接近 100％的高值，从而大幅度地提升螺纹副防松性能。
[0012]原理具体分析如下：在强大的螺纹预紧力的作用下，螺栓的外螺纹及螺母 的内螺纹将变得很软，他们之间的摩擦实质上是一种软摩擦，之间的紧固实质 上就是一种螺旋弹性软摩擦紧固，当预紧时，预紧力表面上达到A值时，松开， 其实松开的预紧力又由于他们之间的这种弹性软摩擦力，而又回到了A
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d的值， 这里的d是预紧力各种因素的损耗值，单位是牛顿。预紧力各种损耗值d，可以 通过横向振动测试获得：将螺纹副在横向测试机上测试，其最初的不退转的预 紧力减去测试后所得的最低剩余夹紧力稳定值B，即d＝A
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B；或A＝B+d，单位 牛顿。
[0013]上段中的d值越小越能消除曲线第一阶段的预紧力下降量；d值越小，也越 能绕开和消除测试中非旋转松动，如紧固件软质弹性、公差、几何尺寸、制造 工艺、螺纹牙、结构设计、温度变化、热处理工艺、装配工艺、塑性变形、振 动摩损、及应力分布等对紧固件预紧力的影响和干扰，可大幅度地提升实际预 紧力。
[0014]为什么紧固件预紧后，我们平时所测的预紧力都是虚假的表面上显示的预 紧力呢？在强大的预紧力作用下，螺母内丝与螺栓外丝实质上都是软的，我们 把他们之间的螺旋接触面展开为一个直线斜坡，相当于螺栓为一斜坡，螺母为 一在此斜坡坡面上的长方体，由于此斜坡比较平，其斜率很小，所以由于摩擦 力的作用，不会自动下滑，在强大预紧
力的作用下，很软的带弹性的相当于长 方体的螺母，放置在很软的带弹性的相当于斜坡的螺栓外丝上，如果振动达到 一定强度，长方体就会在斜坡上下滑，即螺母的内丝就会在螺栓的外丝上松动。 螺母与螺栓预紧时，相当于很软的带弹性长方体，在很软的带弹性的斜坡上向 坡面垂直施压，在施压时，相当于紧固件的辅螺母预紧时，螺母和螺栓两者的 表面实质上都是软质带弹性的，存在着软摩擦弹性返位效应。
[0015]什么是软质摩擦弹性返位效应呢？用一个力A推动一个软质弹性物体在另 一个软质本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.提升螺纹副防松性能的方法，包括螺栓(1)、主螺母(4)、辅螺母(5)、或主防松垫圈(2)、或主平垫圈(3)，所述主螺母(4)与所述螺栓(1)之间的预紧扭矩，根据紧固被紧固件甲(6)与被紧固件乙(7)之间的紧固需要而确定，在所述主螺母(4)与辅螺母(5)之间设有辅弹垫(8)，先将所述主螺母(4)单向预紧在穿过所述被紧固件乙(7)、所述被紧固件甲(6)、或所述主平垫圈(3)、或所述主防松垫圈(2)的螺孔(14)中，露出的所述螺栓(1)的螺栓外丝(9)上，再穿上所述辅弹垫(8)的内圈，旋上并单向预紧所述辅螺母(5)，使所述辅弹垫(8)与所述主螺母(4)之间的预紧力大于所述主螺母(4)与所述螺栓(1)之间的预紧力A，其特征在于：先在横向振动试验机上根据GB/T10431
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2008、或ISO16130紧固件横向振动试验方法的标准，测试出主螺母(4)的最小剩余稳定的预紧力B，再用所述主螺母(4)与所述螺栓(1)之间的预紧力A减去单向预紧振动后剩余的稳定的最小预紧力B，得出的差值为d牛顿，此差值d为所述主螺母(4)振动整理而损耗的预紧力，再重新将所述主螺母(4)先预紧到A+|d|值，单位牛顿，然后再将所述主螺母(4)的预紧力退转到A值，此时预紧力F的方向为退转...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨富云，
申请(专利权)人：杨富云，
类型：发明
国别省市：