螺紋連接的抗振動(dòng)及防松設(shè)計(jì)原理研究(下）
（二）施必牢螺紋
施必牢(Spiralock DTF螺紋)是一種擁有獨(dú)特螺紋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的自鎖型螺紋技術(shù)(一種內(nèi)螺紋）。80年初由美國施必牢公司發(fā)明，很好的解決了螺紋連接在交變載荷及高溫差下的易松動(dòng)問題，并可避免螺栓張力在據(jù)烈振動(dòng)時(shí)逐漸衰減的問題；
它具有卓越的抗橫向振動(dòng)的能力，從而從根本上解決螺紋松脫的問題?，F(xiàn)在，施必牢技術(shù)已被寫進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，成為高可靠螺紋技術(shù)的代名詞。
施必牢的螺紋形狀是在它的牙根上有一種獨(dú)特的30度楔形斜面，這種斜面是用特別的施必牢工具制作完成的。當(dāng)裝配施必牢螺母時(shí)，外螺紋的牙頂就緊緊地頂在施必牢螺紋30度的楔形斜面上，這樣，就可以防止相對(duì)于母螺紋產(chǎn)生的任何螺紋的橫向移動(dòng)；同時(shí)由于配合面為楔形斜面（錐形螺旋面），使得旋合區(qū)各螺紋的受力極為均勻。
施必牢的螺紋形狀是在它的牙根上有一種獨(dú)特的30度楔形斜面，這種斜面是用特別的施必牢工具制作完成的。當(dāng)裝配施必牢螺母時(shí)，外螺紋的牙頂就緊緊地頂在施必牢螺紋30度的楔形斜面上，這樣，就可以防止相對(duì)于母螺紋產(chǎn)生的任何螺紋的橫向移動(dòng)；同時(shí)由于配合面為楔形斜面（錐形螺旋面），使得旋合區(qū)各螺紋的受力極為均勻。
由此可知，施必牢螺紋克服了造成普通標(biāo)準(zhǔn)螺紋松動(dòng)的兩個(gè)根本原因，即橫向間隙及各牙受力極不均勻現(xiàn)象的存在，從而使它有良好的防松性能，從設(shè)計(jì)上解決了螺紋的松動(dòng)這一問題。
? ? ? ? ? 光彈試驗(yàn)研究對(duì)比
施必牢螺紋特點(diǎn)：
1．與標(biāo)準(zhǔn)外螺紋匹配 ：外螺紋（如螺栓、螺釘）無需變化，符合國標(biāo)即可
2．可靠的防松性能：在劇烈振動(dòng)及高溫差下不會(huì)松動(dòng)
3. 可重復(fù)使用：鎖緊效果不受影響，K系數(shù)變化小
4．自由旋轉(zhuǎn)型：直到擰緊時(shí)才需施力，方便裝、卸，可提高安裝效率，降低成本
5．自動(dòng)對(duì)中功能：對(duì)避免螺紋的偏載及對(duì)螺栓六角頭部因垂直度不好或與接觸面的平行度不好而造成的連接松動(dòng)或六角頭處容易發(fā)生的疲勞斷裂有所緩解;
6．延長疲勞壽命：螺栓、螺釘/螺柱的斷裂（失效）因素主要有四個(gè)，即疲勞、過載、腐蝕及氫脆，其中疲勞斷裂（失效）據(jù)估計(jì)達(dá)到了總比例的85%; 由于施必牢嚙合牙受力均勻，有自對(duì)中功能，除不易滑牙，可提高螺栓/螺釘?shù)钠趬勖?/strong>3倍。
7． 設(shè)計(jì)理念的變化 由于嚙合牙受力均勻，降低了應(yīng)力，在需要減薄螺母厚度的地方設(shè)計(jì)師得以減薄，一般情況下也不需要加厚螺母。
8．無需輔助鎖緊元件：如彈簧墊圈、止動(dòng)墊片、或粘結(jié)劑等；
9． 耐高溫：可承受溫度劇烈變化的影響，應(yīng)用環(huán)境范圍比較廣泛；
10．尺寸規(guī)格不受限制：目前的規(guī)格有 M0.3—M90，可根據(jù)需要制造；
11．更一致的力矩/張力關(guān)系 K系數(shù)的一致性
12．對(duì)克服軟質(zhì)材料螺紋孔損壞有明顯改善；
13．斷裂螺釘?shù)耐顺?/strong>：當(dāng)螺釘或螺柱斷在施必牢螺紋孔內(nèi)時(shí)，只要輕輕敲打斷在螺紋孔內(nèi)的螺桿，然后就可輕松的將斷在孔內(nèi)的螺桿旋出。
（三）唐氏螺紋
唐氏螺紋是唐宗才發(fā)明的一種不同于國標(biāo)定義的新型螺紋， 如下圖所示，
唐氏螺紋是由左旋和右旋兩種螺旋線復(fù)合在同一段螺紋段上。唐氏螺紋既有左旋螺 紋的特點(diǎn)又有右旋螺紋的特點(diǎn)，它既可以和左旋螺紋配合又可以和右旋螺紋配合。
唐氏螺紋可以利用螺紋自身特點(diǎn)解決防松問題 。在聯(lián)接時(shí)，須使用兩只不同旋向的螺母：工件支承面上的螺母稱為緊固螺母，非支承面上的螺母稱為鎖緊螺母，緊固螺母和鎖緊螺母是兩種不同旋向的螺母，使用時(shí)先將緊固螺母預(yù)緊，然后再將鎖緊螺母預(yù)緊(如下圖)
在振動(dòng)、沖擊的情況下，緊固螺母存在松動(dòng)的趨勢，但是，由于緊固螺母的松退方向是鎖緊螺母的擰緊方向，鎖緊螺母的擰緊恰恰阻止了緊固螺母的松退，使得緊固螺母無法松脫 。
唐氏螺紋是非完整螺紋，也是一種變截面螺紋。這種非完整螺紋沿軸向的截面積是由大 到小或由小到大變化的，它的截面最大直徑處和普通單旋向螺紋的大徑是相同的，但在螺母旋合時(shí)它與螺母的接觸面積大大減少，因而這種螺紋的強(qiáng)度是人們所擔(dān)心的問題。機(jī)械工業(yè) 部緊固件產(chǎn)品質(zhì)量檢測中心 ( 上海 ) 對(duì)唐氏螺紋做了一次拉伸強(qiáng)度對(duì)比試驗(yàn) ， 結(jié)果 出乎意料。試驗(yàn)結(jié)果表明，這種非完整的變截面螺紋有較好的強(qiáng)度。
下面是機(jī)械工業(yè)部緊固件產(chǎn)品質(zhì)量檢測中心對(duì) M 2 0 單頭螺柱的拉力試驗(yàn)數(shù)據(jù) ：
從上表可以算出，唐氏螺紋的平均受力是普通螺紋的95.4％。由此可見，內(nèi)螺紋和外螺紋之間的接觸面積減少，但強(qiáng)度未必相應(yīng)減少。說明這種非完整螺紋各螺紋之間有較好的均載性能，在取代普通螺桿時(shí)并不需要增大規(guī)格。
（四）抗振抱夾結(jié)構(gòu)總成
對(duì)于管路系統(tǒng)中震動(dòng)和沖擊的惡劣工況，例如在靠近壓縮機(jī)附近的沒有支撐的管線上安裝閥門或接頭，錐螺紋連接形式配合抗振抱夾結(jié)構(gòu)總成一起提供?？拐癖A結(jié)構(gòu)總成完全可以與標(biāo)準(zhǔn)的高壓接頭互換，并提供等效的抗壓能力。
在標(biāo)準(zhǔn)的連接系統(tǒng)中，因?yàn)檫^度振動(dòng)或移動(dòng)對(duì)管子的螺紋部分產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力，可能造成螺紋后部的管子過早疲勞失效。通過移動(dòng)集中應(yīng)力至管子的非螺紋部分，以及采用一個(gè)楔形扣緊結(jié)構(gòu)，抗振抱夾結(jié)構(gòu)總成增強(qiáng)了整體結(jié)構(gòu)。
隨著集中應(yīng)力的減少，整體應(yīng)力水平保持在材料極限應(yīng)力之下，螺紋的幾乎擁有無限的振動(dòng)疲勞壽命。
與高壓連接接頭特點(diǎn)一樣，具有錐螺紋連接的抗振抱夾結(jié)構(gòu)總成，比其他抗振連接接頭更簡單和經(jīng)濟(jì)。在該系列中，壓蓋螺母旋合到合適的螺紋位置后，開槽夾頭夾緊螺紋區(qū)域后部某一部分管子。這樣的設(shè)計(jì)，在夾頭和相對(duì)應(yīng)的壓緊螺母的錐角之間的產(chǎn)生了細(xì)微差異。當(dāng)螺母擰緊的時(shí)，促使夾頭底部的錐形楔子扣緊管子，同時(shí)讓卡環(huán)和管子總成與閥座產(chǎn)生線接觸密封。
總結(jié)：
結(jié)合目前國內(nèi)外新型螺紋形式，凹凸雙螺母結(jié)構(gòu)、施必牢螺紋、唐氏螺紋、抗振抱夾結(jié)構(gòu)總成四中結(jié)構(gòu)的各自特點(diǎn)，針對(duì)于高壓含沖擊振動(dòng)工況，經(jīng)測試抗振抱夾結(jié)構(gòu)總成能完全適應(yīng)該工況且還富有余量。
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