利用滚柱机构的永不松动螺母的制作方法

本发明涉及螺母技术领域，特别涉及一种利用滚柱机构的永不松动螺母。

背景技术：

一般的螺母在使用过程中，由于振动等其它原因会自行松脱，而且在当前机械设备的事故中，有80％以上的事故是由于紧固件的松动而造成的。为了减少此类事故的发生，自锁螺母应运而生。

自锁螺母主要应用在大型机械及高振动机械领域，能够在一定范围内克服普通螺母在服役条件下易松动的缺点(不存在完全不松动的螺母，仅仅是在锁定能力上有差别)。目前已经出现并投入生产的自锁螺母已有10多种，其中国内广泛应用的有3种，分别是：锯齿式、偏心轴式(日本hardlock公司出品)、spiralock式。通盘考察这10多种自锁螺母，一般能提升自锁能力约2～3倍，但是却有如下缺点：

锯齿式、紧环式、非圆螺廓式、卡圈式、双金属式、弹性变形式等自锁螺母在振动作用下，螺栓与螺母之间、以及螺母外面与工件之间产生金属的塑性变形，使外螺纹之间松动或使咬合面脱离；已有的自锁螺母加工精度要求高，生产成本过大，如我国高速铁路动车组(emu)主要应用的hardlock偏心轴自锁螺母，其生产时所需要的精度远超国内工业生产成本；pilgrim式螺母需要在螺母内部安装液压操控装置，结构过于复杂；spiralock式螺母要把其内螺纹的60°角牙局部加工成30°角；如锯齿式、紧环式螺母等对被紧面的刚性、平整程度有一定要求；上述自锁螺母除hardlock式、双向紧固式、锯齿式等之外，不支持螺母二次拆装；

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种利用滚柱机构的永不松动螺母，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明提供了一种利用滚柱机构的永不松动螺母，包括螺母，所述螺母的一个侧面开设有滚柱槽道，所述滚柱槽道的截面为直角梯形，且滚柱槽道内设置有滚柱，所述滚柱垂直于滚柱槽道所在的直角梯形截面，滚柱的右边连接有弹簧，所述弹簧的右端与滚柱槽道的右端面连接。

较佳地，所述滚柱由钢材制成。

较佳地，所述弹簧采用等直径弹簧钢丝绕成。

较佳地，所述弹簧为左旋结构的压簧。

本发明和现有技术相比，其优点在于：

本发明提供了一种利用滚柱机构的永不松动螺母，对螺母加工精度要求不高，滚柱槽道斜面倾角可以在一定的范围内均有良好的锁定效果，滚柱槽道的深度与宽度的加工范围同样可以放宽，对滚柱的长度、直径等方面的精度要求同样可以放宽。采用国家标准的螺母内螺纹，不对其进行修改。螺母上滚柱槽道的加工可以通过金属切削或是冲压来实现，生产成本低，对已有设备的兼容性好，仅需对现有生产线和生产设备做微小改造，可以便捷地把已有的非自锁螺母加工成本研究设计的螺母。对已有的被紧固机械设备兼容性好，易于安装和拆卸，支持多次拆装，且保证紧固效果相同。对螺母的外形尺寸没有更多的要求，原有螺母的六角形结构可保持不变。对原有螺母材料选择和热处理制度等方面没有改动，应用前景非常广泛。

附图说明

图1为本发明提供的一种利用滚柱机构的永不松动螺母结构示意图；

图2为机构平面结构图；

图3为螺母受力分析图。

附图标记说明：

1、螺母；1-1、侧面；1-2、滚柱槽道；2、滚柱；3、弹簧。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

如图1-2所示，本发明实施例提供了一种利用滚柱机构的永不松动螺母，包括螺母1，所述螺母1的一个侧面1-1开设有滚柱槽道1-2，所述滚柱槽道1-2的截面为直角梯形，且滚柱槽道1-2内设置有滚柱2，所述滚柱2垂直于滚柱槽道1-2所在的直角梯形截面，滚柱2的右边连接有弹簧3，所述弹簧3的右端与滚柱槽道1-2的右端面连接。具体的，滚柱槽道的直角梯形截面的上底宽度小于下底宽度，弹簧的一端与滚柱连接，另一端与滚柱槽道内的下底所在平面连接，且滚柱槽道的截面在如箭头所示螺母拧紧方向低，在螺母松弛方向高。该螺母中的滚柱槽道上端面是倾斜的，在螺母拧紧方向低，在螺母松弛方向高，当螺母松弛时，即螺母向松弛方向运动时，由于槽道倾斜，螺母的运动受到滚柱阻碍，由此起到螺母防松的目的；在滚柱槽道内增加了弹簧，弹簧给滚柱有弹力作用，进一步加强了螺母的防松抗振作用。

进一步地，所述滚柱2由钢材制成。

进一步地，所述弹簧3采用等直径弹簧钢丝绕成。

进一步地，所述弹簧3为左旋结构的压簧。

本发明的原理如下：根据图3所示的螺母受力分析图，当螺母静止，既螺母处于平衡状态，则螺母受力满足平衡条件

∑fx＝0fw-ff2-ff1·cosα-fn1·sinα＝0(1)

∑fy＝0fn2-fy-ff1·sinα+fn1·cosα＝0(2)

螺母不滑动的条件是：

ff2≤fn2·f(3)

(3)式中f是螺母和被连接件间的摩擦系数

由以(1)式，(2)式和(3)式可得：

ff2＝fw-ff1·cosα-fn1·sinα≤fn2·f

fn2·f+fn1·sinα+ff1·cosα≥fw(4)

从(4)式可以看出，由于螺母松弛的外部载荷小于螺母所受的约束力，固螺母就不会松动，由此达到螺母防松目的。

式中：fw——使螺母松弛的外部载荷；

fn1——滚柱给螺母的约束力；

ff1——滚柱给螺母的摩擦力；

fn2——被连接件给螺母的约束力；

ff2——被连接件给螺母的摩擦力；

fy——螺母受到的预紧力；

α——螺母滑槽倾斜面倾斜角度。

综上所述，本发明实施例提供的一种利用滚柱机构的永不松动螺母，对螺母加工精度要求不高，滚柱槽道斜面倾角可以在一定的范围内均有良好的锁定效果，滚柱槽道的深度与宽度的加工范围同样可以放宽，对滚柱的长度、直径等方面的精度要求同样可以放宽。采用国家标准的螺母内螺纹，不对其进行修改。螺母上滚柱槽道的加工可以通过金属切削或是冲压来实现，生产成本低，对已有设备的兼容性好，仅需对现有生产线和生产设备做微小改造，可以便捷地把已有的非自锁螺母加工成本研究设计的螺母。对已有的被紧固机械设备兼容性好，易于安装和拆卸，支持多次拆装，且保证紧固效果相同。对螺母的外形尺寸没有更多的要求，原有螺母的六角形结构可保持不变。对原有螺母材料选择和热处理制度等方面没有改动，应用前景非常广泛。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种利用滚柱机构的永不松动螺母，包括螺母，所述螺母的一个侧面开设有滚柱槽道，所述滚柱槽道的截面为直角梯形，且滚柱槽道内设置有滚柱，所述滚柱垂直于滚柱槽道所在的直角梯形截面，滚柱的右边连接有弹簧，所述弹簧的右端与滚柱槽道的右端面连接。该螺母中的滚柱槽道上端面是倾斜的，在螺母拧紧方向低，在螺母松弛方向高，当螺母松弛时，即螺母向松弛方向运动时，由于槽道倾斜，螺母的运动受到滚柱阻碍，由此起到螺母防松的目的；在滚柱槽道内增加了弹簧，弹簧给滚柱有弹力作用，进一步加强了螺母的防松抗振作用。

技术研发人员：金莹;吴敬东;段承鑫;宋振熙;崔建鹏
受保护的技术使用者：沈阳化工大学
技术研发日：2017.07.18
技术公布日：2017.09.29