一种可互锁防的防松螺母的设计

丁立芳，廖 建，陈 刚，彭宝安

（1. 武汉船用电力推进装置研究所，武汉 430064；2. 襄阳技师学院，湖北襄阳 441000；3. 武汉软件工程职业学院，武汉 430205）

0 引言

目前连接用的螺母采用螺母和螺栓之间的摩擦力进行自锁，在静载荷和温度变化不大时不会自动松脱，但是在动载荷中这种自锁的可靠性就会降低，预警力可能在某一瞬间消失，发生松脱。为此我们专门设计了一种可互锁的防松螺母，该螺母具有互锁功能，拧紧后的螺母不会与螺栓松开，也不需要增加额外配件，制造、使用方便，经过实践运用，效果良好，没有发现松动现象。

1 组成结构

该可互锁的防松螺母由上螺母、下螺母两部分组成；上螺母如图1所示，由螺母本体（A）、挤压部、肋条等组成。螺母本体（A）有内螺纹，螺母本体（A）的下端是挤压部，挤压部是上小下大的锥体，锥体的内侧面有多个条形肋条，挤压部的下端有小段平面（A）。

下螺母如图2所示，由螺母本体（B)、锁紧部件等组成。螺母本体（B)的上端是锁紧部件，锁紧部件是上小下大的锥体。锥体的锥度与上螺母挤压部锥体的锥度一致。锥体的下端有一圈圆弧凹槽，锥体的外侧面有多个均匀分布的槽，槽的个数是大于等于四的偶数，相邻槽之间形成夹片。锥体的上端有小段平面（B)，螺母本体（B)有内螺纹，内螺纹与螺母本体（A）内螺纹一致[1]。

2 肋条和槽的设计

该可互锁的防松螺母肋条和槽是互锁防松的关键。肋条和槽的设计原理为：下螺母夹片的个数为N，N为偶数，同样槽的个数也是 N，槽的宽度为 A，多个夹片所形成的锥体的外侧面中心点的虚拟圆的半径为 R，每个夹片的中心点的弧长为C，则C=2πR/N-A。在上螺母的挤压部的锥体的内侧面对应于夹片的弧长C的范围内布置M个肋条，上螺母的挤压部的锥体的内侧面中心点的虚拟圆半径为 R’，在上螺母和下螺母加工时R= R’，相邻肋条的中轴线间距为B，则B=C/M。将上螺母的挤压部的锥体的内侧面的投影圆分成4个半圆，如图（3）所示，即平面坐标系的第一、第二、第三、第四象限[3]。

图1 上螺母结构图

图2 下螺母结构图

图3 上螺母的肋条在四个象限的分布图

在第一象限内，将最上端的肋条的中轴线偏离Y轴二分之一B的距离，其余的肋条按中轴线间距 B均匀布置在第一象限内；在第二象限内，将最右端的肋条的中轴线偏离X轴四分之一B的距离，其余的肋条按中轴线间距B均匀布置在第二象限内；在第三象限内，将最下端的肋条的中轴线偏离Y轴八分之一B的距离，其余的肋条按中轴线间距B均匀布置在第三象限内[3]。

在第四象限内，由于槽的个数是偶数，最少有两个槽和X轴或者Y轴对齐，如果有一个槽与 Y轴对齐，将最上端的肋条的中轴线对准 Y轴，其余的肋条按中轴线间距B均匀布置。

3 安装过程及工作原理

该螺母的安装过程是：先将下螺母的锁紧部件朝上拧紧在螺栓上并使下螺母的下端平面压紧工件，再将上螺母的挤压部朝下拧在螺栓上并顶紧下螺母的锁紧部件，上螺母的挤压部的多个肋条相互错动挤压下螺母的多个夹片，多个夹片的内螺纹B挤压螺栓的外螺纹，大幅度的增加了螺纹连接面的摩擦力，达到防松的目的[3]。

上螺母的最上端的肋条正好对准下螺母的最上端的槽，至少有一个肋条卡入了下螺母的槽内，实现互锁；如果上螺母的最上端的肋条没有对准下螺母的最上端的槽，则继续顺时针旋转上螺母八分之一B的距离或者四分之一B的距离或者二分之一B的距离，同样至少有一个肋条卡入下螺母的槽内，实现互锁[3]。

该螺母采用构造增加摩擦防松，在振动等恶劣使用条件下，上螺母会先出现松动，因为上螺母的肋条卡入在下螺母的槽内，使上、下螺母紧紧咬合成为一个整体，所以又阻止了上螺母发生松动。同时，上螺母挤压部的多个肋条相互错动使下螺母多个夹片产生张力，增加了螺纹连接面的摩擦力，达到了互锁防松目的[2]。

4 结论

可互锁的防松螺母具有肋条和槽，该结构是互锁防松的关键，设计加工时必须保证。使用互锁的防松螺母具有极大的防松抗振能力，消除了松动，保证了连接紧固件的安全，节约了大量处理螺母松动的时间。