法兰防松螺母、螺栓的制作方法

1.本发明涉及一种法兰防松螺母、螺栓，是利用法兰边缘环形工作面和工作面的小角度，使法兰先受力，进而产生变形。从而存储弹性势能来抵抗震动防止螺母、螺栓松动的装置，属于防松紧固件的技术领域。


背景技术：

2.防止螺纹松动一直是工程技术人员追求的目标，自螺纹出现之后，松动问题就没有很好的解决。防松螺母是近几十年出现的，防松螺栓还没有问世。防松螺母有多种形式，每个人研究方向不同，研究成果不同。代表作应该是美国施必牢刀具公司1975年推出的变牙型防松螺母。2001施必牢在上海设厂，生产变牙型防松螺母。施必牢螺母优点是结构防松，稳定可靠，可重复使用，不受环境温度变化影响。缺点是其防松斜面很短，对螺栓大径和大径的一致性要求很高。国标手册中推出的几种防松螺母也都各有千秋，内嵌钢片螺母2005年被铁道部认定不防松，全部6家供应商被删除；内嵌尼龙螺母在使用中被证实没有防松能力。这两种和其他自称为防松螺母的也都在销售。防松螺栓没有面世。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种防松螺母、螺栓，是在法兰螺母基础上的一种改造。经研究施必牢螺纹防松能力来源于三个方面，一是强大的径向力：普通螺纹径向力与轴向力之比是th30＝0.577，施必牢螺纹径向力与轴向力之比是 cth30＝1.732。两者之比是3。二是全旋合长度内螺纹均匀受力，解决了普通螺纹只是前三扣受力的不利局面。三是使外螺纹牙顶受力，从而外螺纹存储了很大的弹性势能。根据这些原理，将法兰螺母螺栓的法兰面加大，将法兰底面机加工，使法兰底面大面积悬空，在法兰边缘加工出与被连接件平行的法兰环形工作面，环形工作面先接触工件，先受力变行，存储弹性势能，从而能够抵抗螺栓螺母在震动环境下产生的松懈力。将环形工作面进一步改造成外圈直径和里圈直径不同时接触工件，使外圈接触工件时，里圈直径与工件有0.2毫米左右的间隙(以m20法兰螺母为例)，当达到规定扭矩时，环形工作面变行，希望环形法兰工作面全部接触工件。
4.国标法兰螺母的法兰面上有几项缺点，一是法兰最大外径应尽量大，并应体现防松理念。以m20为例。标准内法兰最大受力直径￠39.9毫米，而它的最大实体外径是￠42.8毫米，没有充分利用最大直径。没体现防松理念。由于考虑的是锻造自然成形，边缘没有考虑机加工，因而受力点比较小，形成的悬臂相对小，存储的弹性势能当然就少了，这就体现了没有防松理念。本设计m20法兰螺母最大外径是￠ 44毫米。受力点外移，旋臂增长，单边旋臂增长44-39.9/2＝2.05毫米。直径上旋臂增加4.1毫米。在受力相同时存储的弹性势能多。二是标准内螺纹处倒角大，标准内倒角θ＝90
°-
120
°
的角度也不合适，减少了有效螺纹，螺母总高度20毫米，有效螺纹mw只有10.7毫米。本设计螺母总高度20毫米，上下倒角只有1毫米，使有效螺纹长了很多，有效螺纹接近16.5毫米。三是标准内底面倒角α＝0.75
°±
0.75
°
设计没有体现防松理念。法兰底面倒角α＝0.75
°±
0.75
°
＝0
°-
1.5
°
，极限时法兰底面
与工件平行并且全部底面直接与工件接触，螺母受力直接传递到工件，因为没有旋臂，没有弹性储备，所以没有防松理念、没有防松能力。
附图说明
5.附图1、图1（1）是法兰防松螺母、螺栓的主视图，附图2、图2（2）是法兰防松螺母、螺栓左视图。附图3、图3 (3)是法兰边缘局部第一种形式，附图4、图4 (4)是法兰环形工作面局部第二种形式，法兰环形工作面与被连接件平行。附图5、图5 (5)是法兰的环形工作面与被连接件不平行，内外环高差0.2毫米。即在自由状态下，工作面外环接触工件时，内环与工件相隔0.2毫米。括号内数字是螺栓标记。
具体实施方式
6.国标螺母，法兰螺母具有很好的连接性能，但它们抗震防松能力有限，随着各种机械设备的重栽高速运行，螺栓、螺母的松动问题就越来越突出了。解决松动问题，研究对象不应该只是螺母，也应该有螺栓。1、将法兰螺栓、螺母的法兰面直径加大，将法兰底面大面积悬空，只有边缘接触工件，这是第一种形式；2、将法兰最外边缘加工成环形工作面，环形工作面与被连接件接触，使法兰边缘受力变形存储很大的弹性势能，从而能够抵抗震动产生的松懈力，这是第二种形式。3、将法兰的环形工作面加工成内外环高差0.2毫米(以m20为例)，自由状态，法兰环形工作面的外圈接触工件，环形工作面的里圈离开工件0.2毫米，使法兰最外边缘先接触工件，先受力。希望施加规定扭矩时法兰环形工作面全部接触工件。此时受力点在法兰的最外边，形成的旋臂力最大，存储的弹性势能最大。理论上应该有很好的防松能力。


技术特征：
1.一种法兰面防松螺栓、螺母，其特征在于：螺栓、螺母法兰底面悬空，最外边缘与工件接触。2.一种法兰面防松螺栓、螺母，其特征在于：螺栓、螺母法兰底面大面积悬空，法兰边缘有一环形工作面，环形工作面与工件接触。3.一种法兰面防松螺栓、螺母，其特征在于：螺栓、螺母法兰边缘有一环形工作面。未预紧时，环形工作面的最大外径接触工件，环形工作面的里圈直径离开工件0.2毫米左右。

技术总结
一种法兰防松螺栓、螺母，它属于防松紧固件技术领域。1、法兰防松螺栓、螺母的法兰面应足够大，法兰底面大面积悬空，只有法兰最大外径与被连接件接触；2、法兰面最外圈有一环形工作面，安装时此面与工件接触。3、环形工作面在未预紧时，最大外圆接触工件，里圈直径离开工件0.2毫米(以M20为例)。从剖面看：从环形工作面的里圈向螺栓根部圆弧引一条切线；从环形工作面的里圈向螺母内螺纹根部引一条线构成法兰的内凹底面。安装初始，法兰工作面最外圈首先接触工件，扭矩增加，法兰工作面开始变形，当扭矩达到规定数值时，法兰工作面应该能全部或者大部分接触被连接件。者大部分接触被连接件。


技术研发人员：ꢀ(51)Int.Cl.F16B39/284
受保护的技术使用者：张毅
技术研发日：2020.06.17
技术公布日：2021/12/16