最新的螺纹防松原理和应用

施必牢螺纹的防松原理和应用

一、施必牢螺纹的防松原理

各种机器及部件在连接装配中离不开紧固件。紧固件给机械工业带来了方便，但是，它

有一个不可避免的弱点，即在剧烈震动中会自行松脱，致使部件或一台完整的设备损坏、解体，甚致酿成事故。

为解决紧固件的松脱问题，从螺纹紧固件诞生开始，世界上许多国家的科学家和工程师作

了大量的试验和研究，他们采用锁片、销钉、尼龙嵌入、变形螺纹、化学涂胶等方法，在一定

程度上延缓了紧固件自行松脱的时间，但是，没有根本解决问题。

螺纹紧固件的松脱问题的关键在于螺纹的结构形状。为此，美国工程师在研究了紧固件螺

纹的形状及受力情况后，重新设计内螺纹的几何形状，发明了这种现在被称为施必牢的防松螺

母，从根本上解决了紧固件的松脱问题。

施必牢防松螺母为什么能有效地解决松动问题呢？这是因为它的独特的结构。在阴螺纹的牙底处有一个30度的楔形斜面，当螺栓螺母相互拧紧时，螺栓的牙尖就紧紧地顶在施必牢螺纹

的楔形斜面上，从而产生了很大的锁紧力。由于牙形的角度改变，使施加在螺纹间接触所产生

的法向力与螺栓轴线成60度角，而不是像普通螺纹那样的30度角。显然施必牢螺纹法向压力远

远大于扣紧压力，因此,所产生的防松摩擦力也就必然大大增加了。同时，阳螺纹牙顶在与施必

牢阴螺纹咬合时，牙顶处齿尖易变形，使载荷均匀地分布在接触的螺旋线全长上（见图1），避免了普通标准螺纹咬合时，80%以上的总载荷集中作用在第一和第二牙的螺纹面上的现象。因此，施必牢螺纹联结副不仅克服了普通标准联结副在振动条件下易于自松的缺点，而且还可延长使

用寿命。

图 1 普通螺纹与施必牢螺纹受力图

施必牢螺母的防松性能用振动实验进行检测，为便于对比，我们同时对标准螺母、螺母+垫圈、标准双螺母、压三点螺母、尼龙螺母进行防松性能检测。所有实验都按国标标准GB/T 10431-1989《紧固件横向振动试验方法》执行的。实验条件也完全一致，即测试螺母尺寸为M16×2.0；性能级别为10级；振动频率为12.5赫兹；振动幅度为 1.6mm，振动力为8.2KN。实验结果如图所示。标准螺母、螺母+垫圈、标准双螺母和压三点螺母自振动开始后，200秒内轴力都衰

减至0，轴力消失说明螺母松动失效。尼龙螺母自振动开始后，轴力迅速衰减，至20kN后基本保持不变，轴力总体衰减70.5%。这说明尼龙螺母性能比前面四种螺母稍佳。而施必牢螺母自振动

开始后，轴力只有微小衰减，在整个振动周期内轴力保持60kN以上，轴力总体衰减不到10%，防松效果基本保持初始状态。由此可见，施必牢螺母的防松性能比其他螺母更加优异。

图 2 螺母振动特性曲线图

锁紧螺母

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