本发明涉及紧固件防松领域，具体而言，涉及一种持久、安全弹性防松，支持多次重复拆装的螺母。
背景技术：
螺栓与螺母的组合是现代各机械工艺领域应用最广的连接和紧固配件之一。传统螺栓与螺母利用机械摩擦来实现一般的防松功能，但在受到外力因素作用，如振动、冲击时，螺栓与螺母的连接易出现松动，甚至出现脱落。螺母的松动将导致连接或紧固强度的减小甚至丧失，从而影响螺栓与螺母的连接质量，造成连接各部件过早地损坏，甚至导致设备故障和人身安全事故。目前使用或已公开的防松螺母的发明，有的防松安全可靠性不太理想，有的结构复杂制造繁琐，有的操作不便。
专利cn2694028公开了一种止退防松螺母，并具体公开了在螺母1的头部压装有内圆带齿3的卡片2，使用时卡片2镶嵌螺栓的螺母1上，达到止退防松的目的。然而，该专利中卡片为简单的椭圆形，其在使用时容易滑出螺母，造成紧固性差的缺点。
专利cn204591941公开了一种卸力杆埋入式防松螺母结构，具体为：在螺母体上端的沉孔内放置一个衬套和钢丝螺套，钢丝螺套包括锚固圈和工作圈，锚固圈的末端设有一个弯钩，用以钩住螺母体。然而，这种弯钩式的螺套圈露在外面，操作人员很易触碰到，容易造成操作的误伤，而产生安全事故。
专利cn106050881a公开了一种实用的防松螺母结构，具体为：在螺母上增加了内置弹簧套圈，并设置弹簧伸出开口、弹簧固定开口和设有中心孔，有效防止造成螺母松掉，同时在防松螺母上增加了旋转套件装置。然而这个专利，这个结构复杂,理论上可行，但用在高速运行的机车及大行机械设备上没有实际可靠高震动防松效果。
技术实现要素：
本发明正是基于上述问题，提出了一种连接更稳固，性能更稳定、更安全和便捷的持久弹性防松螺母结构。为实现上述目的，本发明实施例提供了一种持久防松螺母结构，其特征在于，包括螺母及防松环，所述螺母内壁设有内螺纹部分，还设有一段没有内螺纹的避空位部分，所述避空位内可与防松环配套，避空位为t形结构，所述螺母外壁为一体成型，其特征在于：防松环设置为头部伸出端、线圈、及尾部直线段；螺母的避空位的圆周上设有两个圆孔，一个圆孔用于固定防松环的尾部直线段，同时头部伸出端、尾部直线段不露出螺母外壁，定位防松环，另一个圆孔为拆卸时的安全孔位，带槽位的螺丝拧入带螺纹圆孔，便于螺栓与螺母的分离。
并且，所述防松环设置为可调整包紧力的弹簧结构，具体来说，所述防松环设置为有膨胀弹性的异型弹簧结构，其为直径递增的同心螺旋圆形，自由状态时，弹簧圈数、自由及压缩长度、线圈内外直径、线径以及线圈间距可自动根据所需要的防松环包紧力度大小来调整，防松环的头部为直径较大端，设置为沿其线圈走向的头部伸出端，防松环的尾部为直径较小端，设置为垂直于线圈同一平面走向的尾部直线段。这样设置更便于调节防松环的弹簧力度，可提供过渡型由小到大的包紧力。
另外，所述防松环设置为有膨胀弹性的异型弹簧结构，其为直径相同的规则同心螺旋圆形，自由状态时，弹簧圈数、自由及压缩长度、线圈内外直径、线径以及线圈间距可自动根据所需要的防松环包紧力度大小来调整，防松环的头部设置为沿其线圈走向的头部伸出端，防松环的尾部设置为垂直于线圈同一平面走向的尾部直线段。
根据本发明的一个实施例，其特征在于，两个圆孔分别为一个不带螺纹圆孔和一个带螺纹圆孔，所述不带螺纹圆孔位于所述避空位部分的上部，所述带螺纹圆孔位于所述避空位部分的下部，两部分位置可以互换。
根据本发明的一个实施例，其特征在于，两个圆孔可以都为不带螺纹的圆孔。
根据本发明的一个实施例，其特征在于，所述避空位t型结构的一部分为直径较小端，另一部分为直径较大端，两部分位置可以互换。
根据本发明的一个实施例，所述防松环的异型弹簧结构，其线材为金属材料，其横截面形状为跑道形、圆角矩形、半圆形、等腰三角形、椭圆形、方形、矩形或者圆形。
根据本发明的一个实施例，所述避空位可以设置在螺母内壁的任意位置，避空位的直径大于另一端内螺纹直径，避空位的大小与数量可根据所需要的防松环包紧力度大小来设置。
根据本发明的一个实施例，所述防松环的内径在自由状态下小于螺栓外螺纹的外径，当所述防松环与配套的螺杆连接时，防松环有一定比例的膨胀，外径稍微变大，替代螺母内螺纹与螺栓外螺纹紧密啮合。
根据本发明实施例的持久防松螺母结构，当防松螺母结构的防松环与螺栓的外螺纹配合时，利用防松环对螺栓的弹性包紧力来实现弹性持久防松效果，防松环的弹簧螺旋圈替代螺母的内螺纹来与螺栓的外螺纹紧密配合，这大大增加了螺纹间的接触面积，因而增大了摩擦力，实现了更安全的持久防松紧固结构。这种结构可以达到传统防松结构所达不到的持久防松效果，而且允许支持多次重复拆装，因为防松环只是轻微的膨胀，即实现了更高的摩擦力，也保证了耐疲劳强度高，寿命长，在部件的连接处进行更加稳定的固定连接，这种结构更适合应用到诸如高铁、动车、航空航天、汽车、医疗器械、仪表仪器、大型机械臂等诸多安全性能要求高的领域。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种持久防松螺母结构的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的防松螺母结构的剖面示意图；
图3是本发明实施例提供的防松螺母结构防松环自由状态时的结构示意图之一；
图4是本发明实施例提供的防松螺母结构防松环自由状态时的结构示意图之二；
图5是本发明实施例提供的防松螺母结构防松环自由状态时的结构示意图之三；
图6是本发明实施例提供的防松螺母结构的螺母剖面示意图；
图7是本发明实施例提供的防松螺母结构俯视示意图；
图8是本发明实施例提供的螺母拧紧时防松环所受摩擦力示意图；
图9是本发明实施例提供的螺母退出时防松环所受摩擦力示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步的详细描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
下面参照图1至图9描述本发明的实施例中提供的持久防松螺母结构。
请参照图1-3，为本发明实施例提供的一种持久防松螺母结构，其中，所述防松螺母结构100包括：一个螺母110及一个防松环120，螺母110内壁设有内螺纹111部分，还设有一段没有内螺纹111的避空位112部分，所述避空位内可与预埋防松环120配套，避空位112为t形结构，一部分为直径较小端，另一部分为直径较大端，两部分位置可以互换，螺母110内壁的避空位112对应的外壁有两个圆孔，即：不带螺纹圆孔113与带螺纹圆孔114，两个圆孔位置可以互换，所述螺母外壁为一体成型，防松环120设置为头部伸出端121、线圈122、尾部直线段123。
本实施例中，所述防松环120为有膨胀弹性的异型弹簧结构，也即其为直径相同的规则同心螺旋圆形，或者直径递增的同心螺旋圆形，头部为沿其线圈走向的头部伸出端121，尾部为垂直线圈同一平面走向的尾部直线段123。本实施例中，自由状态时，防松环120的弹簧圈数、自由及压缩长度、线圈内外径、线径以及线圈间距可以根据所需要的包紧力度大小作调整，根据避空位112内的空间大小来调节相应的圈数、弹簧线径、线圈内外直径以及线圈间距，以实现不同的包紧力度要求，从而实现不同的防松效果。防松环120的内径在自由状态下小于螺栓外螺纹130的外径，在组装拧紧螺栓的时候，防松环120有一定比例的膨胀，外径稍微变大，替代螺母内螺纹111与螺栓外螺纹130紧密啮合，此时防松环120只是轻微的膨胀，因而弹簧抗衰减的能力很强，寿命也很高，不会出现拆装几次后，弹簧就会报废，乃至整个紧固件报废。
请参考图4-5，为本实施例中另一种防松环的结构示意图，如图4所示，为直径相同的规则同心螺旋圆形的异型弹簧结构，防松环120设置为头部伸出端121、线圈122、尾部直线段123，此时螺母110内壁的避空位112对应的外壁有两个圆孔可以都为不带螺纹的圆孔。自由状态时，防松环120的弹簧圈数、自由及压缩长度、线圈内外径、线径以及线圈间距可以根据所需要的包紧力度大小作调整，根据避空位112内的空间大小来调节相应的圈数、弹簧线径、线圈内外直径以及线圈间距，以实现不同的包紧力度要求，从而实现不同的防松效果；如图5所示，为直径递增的规则同心螺旋圆形的异型弹簧结构，防松环120设置为头部伸出端121、线圈122、尾部直线段123，此时螺母110内壁的避空位112对应的外壁有两个圆孔可以都为不带螺纹的圆孔。自由状态时，防松环120的弹簧圈数、自由及压缩长度、线圈内外径、线径以及线圈间距可以根据所需要的包紧力度大小作调整，根据避空位112内的空间大小来调节相应的圈数、弹簧线径、线圈内外直径以及线圈间距，以实现不同的包紧力度要求，从而实现不同的防松效果。
本实施例中，所述防松环120头部有一头部伸出端121，头部伸出端121方便防松环120弹簧线圈与螺杆外螺纹130开始部位的衔接，同时可以配合调整整个防松环120包紧力的大小，头部为直径较大端的头部伸出端121对应的螺母外壁位置有一个带螺纹圆孔114，为特殊情况下（如：拆卸力度较大或者长时间没有拆卸而造成的老化、生锈等）启用的调节进出力度平衡的安全孔位，可以将头部带槽位的螺丝115拧入带螺纹圆孔114至底端并接触防松环120弹簧圈的头部伸出端121，用力拧退螺母110，此时头部伸出端121被螺丝115底部卡住，螺栓外螺纹130脱离防松环120弹簧圈的包紧，减少包紧力，从而方便螺栓与螺母的分离，安全孔位只在拆卸螺母的时候投入使用，头部带槽位的螺丝115拧入带螺纹圆孔114，可以调节退出螺母时候的力度，在保证螺母防松的同时还能够实现拧紧与退出螺母的力度相同，方便螺母的重复拆装，在不同的作业环境下实现不同的拆卸力度，这具有很大的实用性。尾部为直径较小端的尾部直线段123与螺母外壁不带螺纹圆孔113配套，用于固定防松环120，防止防松环120在避空位112里面任意转动，且头部伸出端121、尾部直线段123不露出螺母外壁，避免刮伤皮肤，配合调整整个防松环120包紧力的大小。用于固定防松环120尾部直线段123的不带螺纹圆孔113位于所述避空位部分的上部，头部伸出端121对应的带螺纹圆孔114位于所述避空位部分的下部，带螺纹圆孔114与不带螺纹圆孔113的位置可以互换。
本实施例中，所述防松环120，其线材横截面形状为跑道形，这样设计的目的在于避空位112至螺母外壁的厚度可以厚一些，节省空间，螺母更安全，寿命更高，防松效果更安全。
在另外的实施例中，所述防松环120弹簧结构，其线材横截面形状还可以为圆角矩形、半圆形、等腰三角形、椭圆形、方形、矩形或者圆形等形状。
本实施例中，当所述防松螺母结构100与螺栓连接的时候，螺栓的外螺纹130先与螺母的内螺纹111啮合，然后再与避空位112内预埋的防松环120连接，防松环120替代螺母内螺纹111与螺栓的外螺纹130紧密啮合，此时防松环120的弹簧圈略有膨胀，能够利用弹性包紧力与螺栓的外螺纹130紧密啮合，这大大增加的了螺纹间的有效接触面积，因而增大了摩擦力，实现了更安全的持久防松紧固结构。由于弹性包紧力的作用，防松环120与螺栓外螺纹130的摩擦力要远远大于传统的螺栓与螺母间的摩擦力，需要克服更大的摩擦力才能将螺母与螺杆分离开，所以这种持久防松螺母的持久防松效果更好。
请参照图6至图9，在本实施例中，螺母外壁不带螺纹圆孔113用于固定防松环120弹簧尾部直线段123结构，拧紧与退出螺栓的时候，固定住防松环120尾部直线段123，避免防松环120在避空位112内晃动，且尾部直线段123不露出螺母外壁，避免刮伤皮肤。当防松环120为直径相同的规则同心螺旋圆形时：当拧紧螺母110时，摩擦力与拧紧螺母时旋转的方向不同，此时摩擦力促使防松环120弹簧圈直径变大，假设拧紧螺母的时候用力为f1；当退出螺母110时，不需要拧紧头部带槽位的螺丝115，摩擦力与拧紧螺母时旋转的方向不同，此时摩擦力小，促使防松环120弹簧圈直径变小，退出螺母的时候需要的力要大于拧紧螺母时所需要的力，假设拧紧螺栓螺母的时候用力为f2，分析可得，f1<f2，因而拧紧螺母的时候使效果可以使紧固件更安全，更能避免外力的作用下紧固件松脱现象的出现。当防松环120为直径递增的同心螺旋圆形时：这时候通过调整防松环120的线圈直径大小，也就是弹簧大圈与小圈的互相配合，大圈顶到避空位112的内壁上，小圈包紧外螺纹130，当拧紧螺母110的时候，摩擦力与拧紧螺母时旋转的方向不同，此时摩擦力促使防松环120弹簧圈直径变大，螺母可以轻松拧紧；当退出螺母110时，拧紧头部带槽位的螺丝115，摩擦力与拧紧螺母时旋转的方向不同，虽然此时摩擦力促使防松环120弹簧圈直径变小，而此时头部带槽位的螺丝115底部顶紧头部伸出端121，其作用力的方向促使弹簧圈的直径变大，顶紧的力完全可以大于摩擦力的大小，因而在保持防松效果的同时，可以实现拧紧与退出螺母的时候所需力度相同，根据不同的装配环境实现不同的力度要求范围。
在另外的实施例中，避空位112在螺母内壁的位置不做限定，可以在螺母的任意位置，避空位112的直径大于内螺纹111直径，方便防松环120固定在避空位112内部，避空位112对应的螺母外壁有一个不带螺纹圆孔113用于固定防松环120的尾部直线段123，另一个带螺纹圆孔114为特殊情况下启用的安全孔位，也即避空位112可以在螺母的上半部分，或者中间部分，也可以在下半部分，螺母与螺栓外螺纹130连接的时候可以先接触螺母的内螺纹111，后接触避空位112内预埋的防松环120，也可以先接触避空位112内预埋的防松环120，后接触螺母的内螺纹111，两者都可以达到相同的效果。
在另外的实施例中，避空位112在螺母内壁的大小不做限定，可以为任意大小，可以是占整个螺母内壁的1/2、1/3、1/4、1/5、1/6等等，这里避空位112的大小根据防松环120的弹簧线圈的圈数和外径来做相应调整，以实现不同的防松力度要求和效果。
在另外的实施例中，只要空间允许，避空位112的数量也不受限制，可以为1个、2个、3个等等。
根据本发明实施例的一种持久防松螺母结构，所述防松螺母结构一个螺母110及一个防松环120，所述螺母110内壁设有内螺纹111部分，还设有一段没有内螺纹111的避空位112部分，所述避空位112与预埋的防松环120配套，避空位112为t形结构，一部分为直径较小端，另一部分为直径较大端，两部分位置可以互换，螺母110内壁的避空位112对应的外壁有两个圆孔113、114，所述螺母外壁为一体成型，防松环120分为头部伸出端121、线圈122、尾部直线段123，所述防松环120为有膨胀弹性的异型弹簧结构。具体组装的时候，螺栓的外螺纹130先与螺母内壁的内螺纹111部分接触，然后再与避空位112内预埋的防松环120接触，避空位112内防松环120的弹簧圈替代螺母内螺纹111与螺栓的外螺纹130紧密啮合，此时防松环120轻微膨胀，利用弹性包紧力来实现拧紧与退出螺栓时更大的摩擦力，从而实现更好的弹性持久防松效果。因为防松环120只是轻微的膨胀，既实现了更高的摩擦力，也保证了耐疲劳强度高，寿命长，在部件的连接处进行更加稳定的固定连接，这种结构更适合应用到诸如高铁、动车、航空航天、汽车、医疗器械、仪表仪器、大型机械臂等诸多领域。
通过实施本实施例的技术方案，可以利用防松环的异型弹簧持久膨胀收缩能力进行部件的防松，解决了传统螺母与螺栓容易因为外力作用松脱的弊端，而且生产工艺相对简单，支持多次重复拆装，其实现的持久防松脱效果是传统螺母与螺栓结构望尘莫及的。
在其他实施例中，本发明的持久防松螺母结构更适用于大型设备工具中零部件连接处的防松，如汽车、航空航天、高铁、动车、仪表仪器、医疗器械、大型机械臂等诸多高要求领域。
在本发明实施例中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“设置”等均应做广义理解，对应本领域技术人员来说，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在本发明中，术语“连接”等均应做广义理解，例如，可以是间接相连，对应本领域技术人员来说，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
术语“一个实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。