螺纹防松结构

螺纹防松方法

生产和生活中，应用到的螺纹防松方法有多种形式，但归纳以来，一般就有四种。

第一种是摩擦防松，主要依靠增加摩擦力；

第二种是机械防松，主要是用销、垫片、钢丝将螺母卡死；

第三种是铆冲防松，主要是将螺纹副铆死和焊死；

第四种是结构防松，即唐氏螺纹防松。

前三种方法是传统防松方法，第四种是新型防松方法，目前还不为大多数人了解。从我国专利的角度来看，每年我国在螺纹防松问题上都要推出近百项螺纹防松专利，大家纷纷提出方案，并声称解决了螺纹防松问题。但是，研究仍然在继续，方案仍然在推出。为什么已经标准化这么多年的产品防松仍无法解决呢？因为，传统螺纹防松方式的防松效果非常有限。

第三种方式的使用范围十分有限，很多场合无法使用。

第二种方式的主要问题是其防松方式没有预紧力，即当螺栓松退到防松位置时，防松方式才能发生效果。因此，这种方式实际上不是防松，而是防脱落。

第一种方式依靠增加摩擦力，而摩擦力的增加是有限度的，如何将摩擦力增加得足够大而又不破坏螺栓，这本身是一个两难的问题。况且，一般螺栓的拆御力矩是预紧力矩的80%，说明螺栓的松比紧要容易。

常见的螺纹连接防松方法如下表所示：

在常见的螺母放松结构中，还有很多禁忌。如下图所示：

对于要求比较高一些的防松，更有细节的禁忌。如下图所示：

以上介绍的各种相关防松方式，其根本一点是依靠第三者力的防松。第三者力有多大，防松效果就有多好。其效果，无非是

通过增加摩擦力，直至焊死而已。

能不能不依靠第三者而突破传统螺纹防松方式呢？

答案就是第四种防松方式，即结构防松方式：唐氏螺纹防松。

实际上，螺纹的防松原理大家能认可，关键是对强度的担心。我们一般想象受力面积减小了，强度一定也会减小。唐氏螺纹的受力面积减小了，强度肯定会很差，事实不是这样的。

螺纹强度和受力面积没有直接的关系，这是因为各螺纹段之间的受力不均所导致的。螺栓紧固后，螺栓受拉，而螺母受压，螺栓与螺母的受力变形无法达到一致，导致各螺纹段的受力非常不均。螺纹的第一圈受力为33.1%，第二圈受力为22.5%，最后一圈受力为1～7%。因此，螺纹强度不是受力面积的问题，而是受力结构的问题。

螺纹的强度和螺纹受力结构有关。例如，环槽螺纹，受力面积不变，强度增加20%；内斜螺纹，受力面积减小，强度增加30%；悬置螺母，受力面积增加，强度增加40%。

环槽螺母强度增加的原因是因为其下部螺母结构变软，前几圈螺纹易于变形；内斜螺母强度增加的原因是下部螺纹受力面积

减小，前几圈螺纹易于变形；悬置螺母强度增加的原因是改变了受力点，前几圈螺纹由受压变成受拉，与螺栓变形一致。

唐氏螺纹受力面积小，螺纹易于变形，各螺纹段受力较普通螺纹均匀，强度不象我们想向的那小。唐氏螺纹的强度可达普通螺纹强度的90%以上。

唐氏螺纹防松

1.唐氏螺纹的作用和意义

螺纹发明一千多年了，谁是发明者已经无法考证了。

而唐氏螺纹是由我国唐宗才先生发明的。这是中国人在机械基础件领域的一大发明，更是一种螺纹领域的革命。

自螺纹发明以来，或如惠氏螺纹、赛氏螺纹、ISO螺纹等等，不过是牙型上的变化。而唐氏螺纹却发明了一种从未有过的螺纹结构，它突破了千百年来螺纹结构“单旋向、连续、等截面”的固有定义和形式，创造出了同时具有左旋和右旋螺纹的特点的“双旋向、非连续、变截面”螺纹结构和形式。它是世界螺纹领域里最重大的发明之一。

它不仅拓展了原有螺纹的定义，也提供了一种从未有过的防松方式。这种方式已无法纳入传统螺纹的三种防松方式，而是独立的形成了第四种防松方式。

传统螺纹的防松有三种，一是摩擦防松；二是机械防松；三是铆冲防松。其共同点就是依靠第三者力防松，其防松效果取决于第三者力的大小。

唐氏螺纹防松依靠左旋及右旋螺母的相互制约，将紧固螺母的松退力转变成锁紧螺母的拧紧力。它完全依靠螺纹自身结构，而不依靠第三者力，是一种纯结构式的防松形式。

唐氏螺纹紧固件利用螺纹自身矛盾，以松动制约松动，起到“以毒攻毒”的效果。它的发明标志着紧固件领域振松问题得到突破性的进展。这是螺纹防松领域的一场革命，它开创了螺纹结构防松的新时代。

目前，唐氏螺纹紧固件防松结构是公认为最先进和效果最好的防松方式。

该方法已被编入《机械设计手册》化工版，成大先主编。

2. 唐氏螺纹的结构形式

唐氏螺纹主要的特点是同时具有左旋和右旋螺纹。它既可以和左旋螺纹配合，又可以和右旋螺纹配合。

唐氏螺纹的具体结构如下图所示：

3. 唐氏螺纹紧固件防松原理

上图为唐氏螺纹紧固件防松方法和原理示意图。

如图所示可见，当联接时，使用两只不同旋向的螺母：工作支承面上的螺母称为紧固螺母，非支承面上的螺母称为锁紧螺母。使用时，先将紧固螺母预紧，然后，再将锁紧螺母预紧。

在振动、冲击情况下，紧固螺母会发生松动的趋势。但是，由于紧固螺母的松退方向是锁紧螺母的拧紧方向，锁紧螺母的拧紧恰恰就阻止了紧固螺母的松退，导致紧固螺母无法松动。

4.唐氏螺纹紧固件相关机械性能

●唐氏螺纹紧固件连接副的最小拉力载荷较普通螺纹紧固件低。

●唐氏螺纹紧固件连接副的最小拉力载荷能达到同等规格同等性能等级普通螺纹紧固件最小拉力载荷的80%。

●设计使用唐氏螺纹紧固件时,其最小拉力载荷可按下表选用。

5. 唐氏螺纹紧固件相关性防松能

●振松试验表明，唐氏螺纹紧固件有非常良好的防松性能。

●唐氏螺纹紧固件经过120秒振动仍保持82%的预紧力，而普通螺纹加弹簧垫圈的防松方式经过1-2秒的振动其预紧力已下降为80%左右，经过15秒的振动，预紧力基本损失殆尽。

●下图数据来源于机械工业通用零部件产品质量监督检测中心检测报告通检委字第01226号。