在機(jī)械設(shè)備的連接部位的設(shè)計(jì)中大量使用螺栓和螺母配合的緊固方式，這種連接方式成本低，安裝靈活，應(yīng)用范圍很廣。但是這種連接方式在設(shè)備經(jīng)歷劇烈震動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生自動(dòng)脫落，導(dǎo)致緊固性能失效，設(shè)備發(fā)生故障。很多的重大質(zhì)量事故都是因?yàn)樾⌒〉木o固件松脫引起的。
為了解決緊固件的松脫問題，許多科學(xué)家和工程師采用了墊圈、化學(xué)涂膠、銷釘、鎖片、尼龍鎖緊、物理變形等多種輔助防松辦法，但是只能起到臨時(shí)解決問題的效果，沒有從松脫的根源上解決問題。
螺紋緊固件防松原理的關(guān)鍵在于螺紋的結(jié)構(gòu)形狀。美國(guó)工程師在研究了緊固件的受力情況及螺紋結(jié)構(gòu)后，重新設(shè)計(jì)螺母螺紋的幾何形狀，發(fā)明了這種現(xiàn)在被稱為變牙型30°楔形的防松螺紋，從根本上解決了緊固件的松脫問題。
30°變牙型防松螺母有獨(dú)特的螺紋結(jié)構(gòu)，它的陰螺紋的牙底處有一個(gè)30°的楔形斜面，當(dāng)螺栓和螺母相互擰緊時(shí)，螺栓的牙尖就緊緊地頂在螺母的30°楔形斜面上，從而產(chǎn)生了很大的鎖緊力。由于牙形的角度改變，使施加在螺紋間接觸所產(chǎn)生的法向力與螺栓軸線成60度角，而不是普通螺紋的30度角。這樣的螺紋形式使30°變牙型螺紋法向壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于扣緊壓力，所產(chǎn)生的防松摩擦力也大大增加。同時(shí)，陽螺紋牙頂在與30°變牙型陰螺紋咬合時(shí)，牙頂處齒尖發(fā)生局部彈性變形，使載荷均勻地分布在接觸的螺旋線全長(zhǎng)上（見圖1），避免了普通標(biāo)準(zhǔn)螺紋咬合時(shí)，80%以上的總載荷集中作用在第一和第二牙的螺紋面上的現(xiàn)象。因此，30°變牙型螺紋聯(lián)結(jié)副不僅克服了普通標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)結(jié)副在振動(dòng)條件下易于松動(dòng)的缺點(diǎn)，而且大大延長(zhǎng)了螺栓的使用壽命。
圖1 普通螺紋與30°變牙型螺紋受力圖
中國(guó)機(jī)械工業(yè)通用零部件產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督中心用容克式（JUNKERS）振動(dòng)試驗(yàn)機(jī)作了橫向負(fù)載振動(dòng)試驗(yàn)， 30°變牙型螺紋顯示出它具有非常優(yōu)異的抗振動(dòng)能力（見圖2 三種螺母的對(duì)比）。他們?cè)囼?yàn)了三種基本的螺母：30°變牙型防松螺母、普通標(biāo)準(zhǔn)螺母和有效力矩鎖緊螺母。用同樣的標(biāo)準(zhǔn)螺栓、同樣的振幅頻率、同樣的緊固負(fù)載力矩在同一臺(tái)試驗(yàn)機(jī)上試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)間為二分鐘。結(jié)果普通標(biāo)準(zhǔn)螺母全部松脫；有效力矩鎖緊螺母失去了70%的鎖緊能力；而變牙型30°楔形防松螺母仍然能夠保持75%以上的殘余軸力，驗(yàn)證了其可靠的自鎖能力。
在以上試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)三種螺紋的重復(fù)使用性作進(jìn)一步的橫向振動(dòng)試驗(yàn)：30°變牙型防松螺母經(jīng)過力矩扳手反復(fù)擰緊和擰松，其鎖緊力仍然不減少，保持螺母原有的鎖緊效果，證明其能夠重復(fù)使用；而普通標(biāo)準(zhǔn)螺母和有效力矩鎖緊螺母在幾次擰緊和擰松后，鎖緊力不斷減少直至完全喪失鎖緊能力，證明它們無法重復(fù)使用。
上海振高公司生產(chǎn)的30°變牙型防松螺母的防松性能檢測(cè)數(shù)據(jù)見《機(jī)械工業(yè)通用零部件產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心檢驗(yàn)報(bào)告》（通檢委字第101884號(hào)）。
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