施必牢防松螺母原理

施必牢技术的产生及防松原理

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一、施必牢技术的产生及防松原理

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会自行松脱的时间，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，重新设计螺纹的几何形状，于七十年代末发明了这种现在被称为“ 施必牢”的螺纹技术，从根本上解决了紧固件的松脱问题。

施必牢紧固件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。（见图1）

在实验室实验中，用容克式（JUNKERS）振动试验机作了横向负载振动试验，施必牢螺纹显示出它具有非常优异的抗振动能力（见图2）。他们试验了三种基本的螺母：一种是普通的标准螺母，一种是有效力矩锁紧螺母和一种施必牢螺帽。用同样的标准螺栓、同样的紧固负载力矩、同样的振幅频率和同样的实验室，同一台试验机上，控制二分钟的试验时间。结果是：普通标准螺母几乎立即全部松脱了，失去了全部锁紧能力；有效力矩锁紧螺母失去了70%的锁紧能力；而施必牢螺母在两分钟试验期间仍保持了他们应有的自锁能力。

在以上试验的基础上，对三种螺纹的重复使用性作进一步的横向振动试验：施必牢全螺纹自锁螺帽能够重复使用，经过反复拧紧和拧松，仍然不减少其锁紧力，保持螺母原有的锁紧效果；而普通螺母和有效力矩锁紧螺母在几次拧紧和拧松后，锁紧力不断减少，乃至完全丧失锁紧能力。

二、施必牢螺母（螺纹）的优点：

1.可靠的抗震防松性能；

2.可显著地提高螺母及螺栓的使用寿命；

3.可重复使用；

4.不受温度剧烈变化的影响，应用环境范围广泛；

5.自由旋转型，一直到拧紧时才需施加力矩，方便装卸；

6.尺寸规格不受限制；

7.与标准外螺纹匹配；

8.无需任何辅助锁紧元件，如弹簧垫圈、止动垫片等；

9.不仅仅是螺母，用施必牢丝锥还可以制出具有同样防松性能的施必牢螺孔，可广泛用于要求自锁功能的零部件上；

10.对克服软质材料（如铝合金）滑牙问题有显著效果。