利用滚柱机构永不松动螺母探究摘要：本研究是通过在螺母和螺栓两接触界面之间增加滚柱机构来实现螺母防松抗振目的，其基本结构是在螺 母上增加滚柱槽道，在槽道内设置滚柱和弹簧压片，设计结 构简单，外形和普通螺母相似、制造方便且装卸灵活关键词：滚柱机构；防松；抗振；螺母 1研究背景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Hard Lock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Hard Lock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Hard Lock 式、双向紧固式、锯齿式等之外，不支持螺母二次拆装综上所述，本研究拟采用滚柱锁定原理，研制一种易加 工生产、易安装、低成本、适用范围广、抗振性好的“永不 松动”自锁螺母2可行性研究本研究立足于传统螺母标准，对螺母的材料、外形尺寸、 内螺纹的机械加工等方面没有较大改动，并且适用于已有的 标准螺母通过在螺母和螺栓两接触界面之间增加滚柱机构 来实现螺母防松抗振目的3主要技术原理图1所示的是本研究设计的利用滚柱机构的永不松动螺母的结构原理图在螺母某一端面加工出滚柱槽道，在槽道 内安装滚柱和弹簧压片滚柱和弹簧压片是在螺母拧紧后安 装到滚柱槽道里的图2所示的是本研究设计的永不松动螺母的滚柱机构受 力分析图图中，FN1为滚柱槽道上端面给滚柱的约束力；FN2为被紧面给滚柱的约束力；Ffl为滚柱槽道上端面给滚 柱的摩擦力；Ffl为被紧面给滚柱的摩擦力；FK为弹簧压片❷o滚柱的弹力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。
在本研究设计中，在滚柱槽道内增加了弹簧压片, 弹簧压片对滚柱具有弹力作用，进一步加强了螺母的防松抗 振作用4结束语本研究设计的螺母，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，则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，应用前景非常广泛参考文献[1] 曲璇中•钛合金双耳托板自锁螺母的研制[J].稀有 金属材料与工程，1996 (4)： 51-54.[2] 佚名.国家标准一一自锁螺母修订说明[J].航空标 准化与质量，1979 (5)： 15-19.[3] 王喜林，代立夫•自锁螺母的探讨与应用[J].矿山机 械，1992 (5)： 23-27.[4] 刘荣清，秋黎凤•自锁螺母的原理及应用[J].纺织器 材，2008 (si)： 52-54.[5] 张力.美国施必牢Spiralock防松螺母[J].城市轨道 交通研究，2005 (5)： 6-7.通讯作者：金莹(1979, 02-),女，汉族，辽宁省沈阳 市，硕士，讲师，沈阳化工大学能源与动力工程学院，主要 从事机械设计、力学分析等研究。