美国30°楔形螺纹防松技术专利权已失效,防松市场是否迎来价格走低? 30°楔形螺纹技术的防松原理
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,在剧烈震动中会自行松脱,致使部件或设备在运转中损坏甚至酿成重大事故。 为什么30°楔形螺纹能有效地解决松动问题呢?
这是因为它的独特的结构。在30°楔形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阴螺纹的楔形斜面上,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成60度角,而不是像普通螺纹那样的30度角。显然30°楔形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。
从下面的图2可以看到二个箭头所表示的力均为Pɑ,传统的60度角螺纹的法向压力P=1.15Pɑ;而30°楔形螺纹由于牙底有一个30度角的楔形斜面,其法向压力的角度、大小均有改变,法向压力P=2Pɑ。
这样,30°楔形螺纹与传统60度螺纹,二者的法向压力之比≈12∶7,防松摩擦力相应地增加了。30°楔形螺纹的楔形面还可以消除普通螺纹受力不均匀、脱扣咬死等问题。
普通常规的60度V形螺纹,在其第一螺纹啮合面和第二螺纹啮合面承载了70-80%的负荷,而以后几个啮合面承受的负荷很少。
这样,普通螺纹紧固件在工作振动负荷条件下,就很容易克服螺纹接触面上的锁紧力而产生转动,进而松脱。这就是普通螺纹紧固件松脱的原因所在。
由于普通螺纹紧固件主要受力仅仅是螺母的第一第二牙螺纹接触处,其余各牙基本上不受力,因此,当拧紧力矩较大时,应力集中在第一牙螺纹处,第一牙螺纹很容易产生弯曲和剪切变形,只有这样,才使第二牙螺纹面承受应力并产生锁紧力。
以此类推,承载负荷面,将受力依次一个个传递,相应造成螺纹依次的剪切和磨损,各牙的剪切和磨损破坏十分严重,导致螺母的螺纹强度大幅度下降,最终产生滑牙。