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1、施必牢防松螺母的设计原理发布时间：2008-03-07刘永军，黄太刚，冯仁余（军事交通学院，天津 300161）摘要：从螺纹联接的防松原理出发，分析了“Spiralock nuts”的结构特点，给出了受力分析和设计原理。关键词：施必牢螺母；防松；设计原理联接用的三角形螺纹都具有自锁性，在静载荷和温度变化不大时不会自动松脱，但是在冲击、振动和变载荷的作用下，预紧力可能在某一瞬间消失，联接仍有可能松脱，高温的螺纹联接，由于温度变形差异等原因，也可能发生松脱现象，因此设计时必须考虑防松。螺纹联接防松的根本问题在于防止螺纹副的相对转动。常用的防松方法有：利用附加摩擦力防松、采用专门防松元件防松、冲点法
2、防松、粘合法防松和点焊法防松等，这些防松方法都需要加附加元件和附加措施，成本相应增加。为此，从2003年9月中国一些煤矿企业开始使用美国施必牢公司在中国独资子公司上海底特精密紧固件有限公司生产的施必牢防松螺母，经过实践运用，效果良好，没有发现松动现象，并且将螺栓的双螺母改为单螺母固定节省了紧固时间。1 施必牢螺母防松原理研究表明：普通标准螺纹在紧固后，螺母的第一个牙和第二个牙螺纹面上所承受的应力都在其总负荷的80%以上，其后各牙螺纹面上的压紧力依次递减，甚至到零，受力分析见图1。因此在振动载荷、特别是横向脉动载荷冲击下，螺纹紧固件很容易克服螺纹接触面上的锁紧力而产生自松动而松脱，这是由于普通标
3、准螺纹自身结构造成的。施必牢防松螺母在其牙根处有一个30楔形斜面，螺栓牙尖紧紧地顶在斜面上，从而起到了螺纹紧固件防松效果。1.1 受力分析施必牢防松螺母结构如下：相对于普通标准螺母而言，施必牢防松螺母在其牙根处有一个30楔形斜面，所以，其牙侧角60而不是普通标准螺母的牙侧角30，这样拧紧力矩的计算为：上式中的参数：Fa-轴向力；d2中径； -螺纹升角；1当量摩擦角，；f-摩擦系数；牙侧角；fc螺母与被联接件支承面之间的摩擦系数；rf-支承面摩擦半径，；其中d0-螺栓孔直径；dw-螺母支承面外径。图1 施必牢螺纹从上式可以看出，其它参数相同时，牙侧角越大，当量摩擦角也越大， 也越大，即拧紧力矩也
4、越大，施必牢防松螺母的牙侧角比普通标准螺母牙侧角大，所以施必牢防松螺母的拧紧力矩较大，防松效果较好。同时，从图1中的受力分析可以看出，同一轴向载荷作用在施必牢防松螺母上产生的径向载荷较大，也能说明防松效果较好。1.2 性能优点（1）优越的抗振性能：施必牢螺纹在拧紧时，螺栓的牙顶螺纹线度紧紧进入螺母的30楔形斜面被卡紧，并且施加于楔形斜面上所产生的法向作用力与螺栓的轴线成60夹角，而不是30夹角，因此，施必牢螺母紧固时产生的法向作用力远大于普通标准螺母，具有极大的防松抗振能力。（2）耐磨损和抗剪切能力强：施必牢螺母螺纹牙底30斜面能使螺母锁紧力均匀分布在所有各牙的螺纹上，由于各牙螺纹面上的压紧力分配均匀，所以施必牢螺母能较好地解决螺纹磨损和剪切变形的问题。（3）重复使用性能好：大量使用表明，施必牢螺母经过多次反复紧固和拆卸，其锁紧力仍不减小，能保持原有锁紧效果。2 结论施必牢防松螺母具有30楔形锥面结构是防松的关键，设计加工时必须加以保证。使用施必牢防松螺母具有以下优点：改变固定螺栓双螺母为单螺母方式，节省了螺栓紧固时间；取消垫圈，降低了出现坠物的可能性；消除了松动，节约了大量处理螺栓松动的时间。
