专利名称：啮齿弹性垫圈的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到一种弹性垫圈，尤其是一种用于防止螺栓与螺母同步旋 转和松动的啮齿弹性垫圈。背景枝术弹性垫圈是一种常见紧固件， 一般用于金属零件的联接中，以增加支承面 并起防松作用，遮盖较大的孔眼，对螺栓联接的安全有着举足轻重的作用。螺栓联接时螺栓与螺母在紧固过程中经常出现同步旋转问题，降低了工作 效率，给螺栓紧固工作带来了许多麻烦。公知的防松垫圈在使用过程中垫圈不与螺栓发生关系，只与螺母和被紧 固件产生联系，其不具有防止同步旋转的作用，且防松效果较差。中国实用新型专利ZL00101295.9公开了 "一种防松动垫圈"，该垫圈通过 设置径向伸出轴向翘起的内翘齿，在压力作用下展开形成的中心孔径小于螺栓 的外径，而被强制径向卡紧在螺栓上，达到防松的效果。该公知的结构，由于 是将垫圈的内齿制成向上翘起的形状，因此该上翘的内齿所能承受的压力较小， 防松效果较差，而且加工复杂，增加了制造成本。本设计人基于对螺纹联接的多年研发，针对以上现有技术中存在的问题， 提出本实用新型的啮齿弹性垫圈，可有效地克服现有技术存在的缺陷。实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种可以防松、防止同步旋转的弹 性垫圈结构，尤其是一种横截面为鞍形，内环上设有啮齿的啮齿弹性垫圈，从 而能够保证螺栓与螺母在紧固过程中无同步旋转问题，提髙防松性能，安全性
高，且该啮齿弹性垫圈结构易于加工，具有良好的互换性。为此，本实用新型提出的一种啮齿弹性垫圈，其中，所述垫圈为一环状片 体，其内环部高于外环部，横截面呈鞍形，所述内环上设有多个啮齿。如上所述的啮齿弹性垫圈，其中，所述啮齿弹性垫圈的上下两个面的至少 一面上设有防松凸棱。如上所述的啮齿弹性垫圈，其中，所述凸棱沿啮齿弹性垫圈的径向呈放射 状设置在所述垫圈的表面。如上所述的啮齿弹性垫圈，其中，所述啮齿的牙型角大于60。。 如上所述的啮齿弹性垫圈，其中，所述啮齿牙型的牙底具有过渡圆角。 如上所述的啮齿弹性垫圈，其中，所述啮齿弹性垫圈具有在自由状态下大于等于螺栓外螺纹的大径、以及具有在受压力状态小于等于螺栓外螺纹的小径的内径尺寸。本实用新型的优点和特点是-本实用新型提出的啮齿弹性垫圈在螺栓旋转紧固过程中，设置在垫圈内环 的啮齿受力后，首先垫圈的横截面由鞍形逐步转变为平面形，同时收縮内径并 切入螺栓的螺纹内，由于在螺母旋紧过程中垫圈和螺栓啮合为一体，是靠垫圈 的啮齿与螺纹相接触产生的摩擦力达到防旋转的目的；且本实用新型的啮齿弹 性垫圈的横截面呈鞍形，因此弹力均匀，靠自身结构的弹性变形压紧紧固件， 防松性能好，能有效且可靠地阻止紧固件在使用中产生的松动，以及在旋转紧 固过程的出现的同步旋转，并且由于垫圈的啮齿仅与螺栓螺柱上的螺纹相接触， 因此在防松和防同步旋转的过程不会损伤紧固件和工件表面。本实用新型与公知垫圈的最大区别是公知的垫圈在防松过程中不与螺栓 发生关系，只与螺母和被紧固件产生联系；而本实用新型的啮齿弹性垫圈在防 松和防同步旋转过程中不仅与螺栓发生联系，而且还通过啮齿切入的方式与螺 栓啮合为一体，与螺栓、螺母、被紧固件三者都产生联系，提高了螺栓联接的 防松和防同步旋转的性能。 通过采用本实用新型的啮齿弹性垫圈，由于解决了螺栓联接时的同歩旋转 问题，因此，在较小的空间进行螺栓联接时，无需通常为防止螺栓与螺母同步 旋转而预留的板手空间，可广泛用于螺栓联接场合，靠其自身的弹性力、以及 与被紧固件和螺母或螺栓头部之间的摩擦力可以防止紧固件的松动，靠其啮齿 表面与螺栓的嫘纹之间的摩擦力可以保证螺栓与螺母在紧固过程中无同步旋 转。本实用新型降低了螺栓联接的使用成本，提高了螺栓联接的防止同步旋转 性能，增强了蟝栓联接的防松能力，提高了劳动生产率。
图1A、图1B是本实用新型的啮齿弹性垫圈结构示意图，其中，图1A为俯 视示意图，图1B为横截面示意图；图2A是本实用新型的啮齿弹性垫圈啮齿数与啮齿形状的一实施例示意图；图2B是本实用新型的啮齿弹性垫圈啮齿数与啮齿形状的另一实施例示意图；图3是本实用新型的啮齿弹性垫圈使用状态结构示意图；图4是本实用新型的啮齿弹性垫啮合状态剖面示意图；图5是本实用新型的啮齿弹性垫圈另一使用状态结构示意图。
具体实施方式
为对本实用新型的特征、技术效果有更加清楚的理解，现对照附图来说明 啮齿弹性垫圈的结构。如图1A、图1B所示，本实用新型提出的一种啮齿弹性垫圈1，为一环状薄片体，其内环部高于外环部，横截面呈鞍形，所述垫圈1的内环上设有多个啮 齿2。所述啮齿的数量可根据强度需要确定，如图2A、图2B所示，啮齿的牙型 可根据需要选则公知的结构形状，如等腰三角形、锯齿形等。如图1B所示，所述垫圈1的中心比外环边缘高H，从而使啮齿弹性垫圈横 截面呈鞍形，该高度H是根据啮切深度的需要并与相对应尺寸的螺栓配合来计 算确定。如图4所示，所述啮齿弹性垫圈1的内经dl应满足条件啮齿弹性垫圈的 内经dl在自由状态时》螺栓3的外螺纹大经D，使垫圈l可以方便地套设在螺 栓3上；啮齿弹性垫圈1的内经dl在受压状态时^螺栓3的外螺纹小经Dl， 小于等于螺栓3的外螺纹大经D。在垫圈l受到压力时，其内径dl收缩，啮齿 2切入螺栓3的螺纹内，起到防止同步旋转的作用。优选的是，如图1A、图1B所示，在所述啮齿弹性垫圈1的上下两个面的 至少一面上设有防松凸棱5。为提高防松性能，可在所述垫圈1的上、下面上 均设置该防松凸棱5。所述凸棱5沿啮齿弹性垫圈1的径向呈放射状设置在所 述垫圈1的表面。优选所述啮齿的牙型角a》60° ，通过采用较大的牙型角a ，可以有效地 提高啮齿的强度，因此具有较高的啮切螺栓螺纹的能力和抗剪强度，从而提高 防止同步旋转性能。优选所述啮齿牙型的牙底具有过渡圆角r，从而可以减小应力集中，提高 啮齿的强度。本实用新型的啮齿弹性垫圈1首先解决了采用公知的弹性垫圈会造成螺栓 与螺母在紧固过程中经常出现的同步旋转问题，并且克服了为防止同步旋转问 题所采取的诸如点固螺栓、加榫、方颈、锁片等措施带来的不便和成本增加 等问题。同时，本实用新型的啮齿弹性垫圈1还能够有效地提高防松性能。为了进一步提高所述啮齿弹性垫圈的防松能力，在其外环一侧的结构上还 可以采用公知的锁紧垫圈上普遍采用的结构形式。所述啮齿弹性垫圈例如可由65Mn弹簧钢(标准编号GB3525)制成，经热处 理(淬火并回火HRC40 50)，并最终覆盖有保护层(表面处理氧化或镀锌钝 化)。并严格执行GB94.2-87标准。 所述啮齿弹性垫圈l采用了鞍形截面，因此可以在螺栓间提供均匀的弹性力。本实用新型的工作原理是如图3所示，所述啮齿弹性垫圈1需与螺栓3、螺母4配套使用。在旋转 力P的作用下，螺母4将沿A向下移动，啮齿弹性垫圈1在螺母4和被紧固件 的挤压下，初始阶段啮齿弹性垫圈在力f的作用下，促使内经dl收縮啮齿2切 入螺栓3的螺纹内(参见图4)，第二阶段啮齿弹性垫圈l将产生弹性变形并向 B向滑移，增大啮齿弹性垫圈1与被紧固件的接触面积，产生比较大的摩擦阻 力，阻止螺栓与螺母同步旋转，从而起到防止螺栓与螺母同步旋转的目的。其 紧固最终结果是啮齿弹性垫圈在螺母和被紧固件的挤压下垫圈切入螺栓与螺栓 构成一复合体，在旋转时起到防止螺栓3与螺母4同步旋转的目的，紧固后，在使用中，通过垫圈的鞍形结构以及切入螺栓3的螺纹内的啮齿2达到使螺栓 联接具有较高的防松性。如图5所示，为本实用新型的另一种使用状态。所述啮齿弹性垫圈1与螺 栓3、螺母4配套使用，应用于普遍或经常出现螺栓与螺母同步旋转的场合。 所述啮齿弹性垫圈1设置在螺栓3的头部与被紧固件之间，在旋转力P的作用 下，螺栓3将沿A向上移动，啮齿弹性垫圈1在螺栓头部和紧固件的挤压下， 初始阶段啮齿弹性垫圈的啮齿在力f的作用下切入螺栓的螺杆内并抱握螺栓， 第二阶段啮齿弹性垫圈将产生弹性变形并向B向滑移，增大啮齿弹性垫圈1与 被紧固件的接触面积，产生比较大的摩擦阻力，阻止螺栓3与螺母4同步旋转， 从而起到防止螺栓与螺母同步旋转的目的。此应用方法，以保证装配的不可破 坏性及快速安装；最大的好处是不损伤螺栓螺纹，有利于螺栓螺纹的保护。唯上所述者，仅为本实用新型的具体实施例，不能以其限定本实用新型实 施的范围，其等同组件的放大，縮小，置换，或依本实用新型专利保护范围所 作的等同变化与修改，均仍然属于本实用新型权利要求书之涵盖范围。
权利要求1、一种啮齿弹性垫圈，其特征在于所述垫圈为一环状片体，其内环部高于外环部，横截面呈鞍形，所述内环上设有多个啮齿。
2、 如权利要求l所述的啮齿弹性垫圈，其特征在于所述啮齿弹性垫圈的 上下两个面的至少一面上设有防松凸棱。
3、 如权利要求2所述的啮齿弹性垫圈，其特征在于所述凸棱沿啮齿弹性 垫圈的径向呈放射状设置在所述垫圈的表面。
4、 如权利要求l所述的啮齿弹性垫圈，其特征在于所述啮齿的牙型角大 于60° 。
5、 如权利要求l所述的啮齿弹性垫圈，其特征在于所述啮齿牙型的牙底 具有过渡圆角。
6、 如权利要求l所述的啮齿弹性垫圈，其特征在于所述啮齿弹性垫圈具 有在自由状态下大于等于螺栓外螺纹的大径、以及具有在受压力状态小于等于 螺栓外螺纹的小径的内径尺寸。
专利摘要本实用新型涉及一种啮齿弹性垫圈，所述垫圈为一环状片体，其内环部高于外环部，横截面呈鞍形，所述内环上设有多个啮齿。本实用新型的啮齿弹性垫圈克服了公知技术的缺陷，在防松和防同步旋转过程中不仅与螺栓发生联系，而且还通过啮齿切入的方式与螺栓啮合为一体，与螺栓、螺母、被紧固件三者都产生联系，提高了螺栓联接的防松和防同步旋转的性能；本实用新型降低了螺栓联接的使用成本，提高了螺栓联接的防止同步旋转性能，增强了螺栓联接的防松能力，提高了劳动生产率。
文档编号F16B43/00GK201050539SQ20072014930
公开日2008年4月23日 申请日期2007年5月25日 优先权日2007年5月25日
发明者赵明元, 雷 辛, 郭同生 申请人:中国北车集团大同电力机车有限责任公司