一种新型智能防松螺母的制作方法

文档序号:9859471阅读:401来源:国知局
一种新型智能防松螺母的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及螺母,具体涉及一种新型智能防松螺母。
【背景技术】
[0002]在现代机械中,紧固件的数量约占机器零件总数量的60%,其中螺纹联接是机械联接中使用最普遍的形式之一。一般的螺纹紧固都具有自锁性,但在变载、冲击、振动作用下,以及工作温度变化较大时螺母的松动、松脱时有发生。据有关资料统计,世界各国因紧固件松动、松脱所造成的直接经济损失达数十亿以上。因此如何简单有效地防止螺母的松动问题已经成为摆在科技工作者面前的一个十分严重而又迫切的研究课题。
[0003]近几年来,国内外的许多学者在螺母的防松方面进行了大量的研究,开发出了许多新的防松方法。这些方法多是从结构上入手,其基本防松原理仍是摩擦防松、机械防松等,但是研究者在“巧”字上下功夫对防松螺纹联接应用于一些特定场合已有一些非常好的思路,并研究出了许多成功的模型,采用的方案也各具特色,如ST2型防松螺母、凹凸型防松螺母、加键防松螺母以及严明工程师针对铁路中螺纹联接松动的特点研制开发的新型防松螺母等;此外还有单向防松螺母双螺母、偏心锥面防松螺母、加锁防松螺母、防盗螺栓和切向舌簧防盗螺纹联接件等新型螺纹联接防松形式。这些新型的防松方法在某些工作状况下收到了一定的防松效果。随着新型功能材料的出现,目前国内外已经开始尝试从材料入手来解决螺母松动问题,并取得了一定的成效。比如美国F15,F16军用战斗机所采用的SMA智能螺栓组和管接头,就成功地解决了飞机中关键联接螺栓的管接头的松动问题。但这里所用的形状记忆合金(简称SMA)为价格昂贵的NiTi基SMA,大大地限制了其推广使用,但是却为螺纹松动问题的解决提出了一个很好的思路。

【发明内容】

[0004]为了有效地解决螺纹联接的松动问题,本文从新型的功能材料入手,提供一种新型智能防松螺母,利用铁基形状记忆合金的特殊的力学性能和物理性能研制开发一种具有防松、防断功能的新型螺母。这种螺母的特点在于它不改变螺母原结构,只改变材料,利用材料本身的形状记忆特性使螺纹连接牢固而不松动。
[0005]本发明的有益之处在于:
(1)铁基SMA的形状记忆效应(简称SME和恢复效应)螺母在恢复加热处理之后,会产生很大恢复力,此恢复力可以转化为摩擦自锁力矩,并且在振动、冲击过程中始终存在,所以能有效地防止摩擦力降到临界值以下;
(2)铁基SMA除了具有良好的SME以外,还具有拟弹效应,这一性质可使由该合金制成的螺母具有良好的阻尼减振性,在冲击、振动和动载荷作用下,可以吸收部分的能量,不仅起到了防松的作用,而且还提高了螺栓联接的疲劳寿命;
(3)由于恢复力的存在,并且振动和冲击在合金的拟弹性作用下又有所减少,所以这种螺母相对螺栓的转动比普通螺母要困难些,因而能有效地防止松动。
【具体实施方式】
[0006]下面结合【具体实施方式】,对本发明作进一步描述。
[0007]为了验证铁基形状记忆合金防松螺母的防松效果,利用扩径棒使螺母母材(经过950°C固溶处理)内径预变形5% —攻丝制成MlO X 1.5的铁基形状记忆合金防松螺母,将其与螺栓在6100 N预紧力作用下拧紧,随后再进行适当温度的恢复加热处理,即可达到防松目的。
[0008]将按该工艺方法制成的防松螺母与常规螺母进行了对比试验。试验结果表明:静载下,在相同的预紧力下,防松螺母经200 V退火后,与普通螺母相比,防松螺母的松动力矩提高了 21.48% ;当恢复温度为400°C时,其松动力矩可提高200.98%,与上述的理论计算结果基本相近;借助于疲劳试验机工作频率为80?250 Hz和螺栓组试验台测试了在相同预紧力和振动条件(静载为8.0OkN载荷幅为4.0OkN冲击系数R为0.5)下防松螺母和普通螺母的防松寿命。测试结果表明防松螺母具有较高的防松寿命,普通螺母在振动10000次后发生松动,而防松螺母的振动寿命却达到了 50000次(对应回复温度为200°C )。理论证明,若提高回复退火温度,铁基形状记忆合金螺母的防松寿命将还会有所提高。
[0009]螺纹联接相对其它联接方式的优势之一就在于拆卸方便,即具有较好重复使用性能。这种新型智能螺母的重复使用性可以通过控制合金回复退火温度的办法来实现。为了验证这种新型智能螺母的重复使用性,这里以按上述工艺方法加工成的1M螺母,在不同温度(分别是200 °C、250 °C、300 °C、350 °C、400 °C、450 °C、500 °C )下对螺母进行回复退火,在每一温度下退火后,测试其松动力矩,然后将螺母用相同预紧力重新预紧,再对螺母进行回复退火,重复上述过程。试验结果表明,随着恢复温度的逐渐升高,自锁摩擦力矩的增加量(与普通螺母比较)也逐渐增大,当恢复温度达到一定温度时,自锁摩擦力矩的增加量开始逐渐减小。对于这一现象可以解释为:这种防松螺母的防松性能主要决定于加热后螺母的可恢复变形量(即可恢复的应力诱发马氏体含量)。随着恢复退火温度的逐渐升高,可恢复的应力诱发的马氏体含量逐渐升高,但应力诱发的马氏体量是一定的,随着恢复退火处理的反复进行,预变形所诱发的马氏体量(即可恢复的马氏体量)逐渐减少,结果导致自锁摩擦力矩增加量逐渐下降。总之,通过控制退火温度能将较大自锁摩擦力矩分多次加到螺纹联接中,既可以保证螺母能够重复使用,又保证螺母拆卸方便。
【主权项】
1.一种新型智能防松螺母,其特征在于,该螺母的材料采用具有记忆特性的铁基形状记忆合金。
【专利摘要】本发明提供了一种新型智能防松螺母,利用铁基形状记忆合金的特殊的力学性能和物理性能研制开发一种具有防松、防断功能的新型螺母。这种螺母的特点在于它不改变螺母原结构,只改变材料,利用材料本身的形状记忆特性使螺纹连接牢固而不松动。
【IPC分类】F16B39/12, C22C38/00
【公开号】CN105624548
【申请号】CN201410704984
【发明人】陈慧
【申请人】陈慧
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2014年11月28日
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