具有外螺纹的第一紧固构件,和具有内螺纹的第二紧固构件,第一紧固构件和第二紧固构件通过外螺纹和内螺纹相互配合;第二紧固构件的内螺纹为不对称形状,内螺纹的第一侧面的牙侧角为60°或近似,内螺纹的第二侧面的牙侧角为30°或近似。第一紧固构件为螺栓1,第二紧固构件为螺母2。螺栓1外设有阳螺纹3,螺母2内设有阴螺纹4,螺栓1和螺母2之间通过螺纹相互配合。螺母2的阴螺纹4为不对称形状,阴螺纹4的第一侧面5的牙侧角为60°,阴螺纹的第二侧面6的牙侧角为30°。其中,第一侧面5为承载面,当螺栓1和螺母2相互拧紧时,螺栓1的牙尖7顶在第一侧面5。第二侧面6为非承载面,当螺栓1和螺母2相互拧紧时,螺栓2的牙尖7与第一侧面不接触。
对于普通的螺纹紧固件,牙型角为60°,箭头代表轴力方向,轴力大小为ff,可知,由于普通螺纹紧固件的牙型半角为30°,螺纹摩擦力=1.154×ff×μs。而对于30°楔形螺纹的螺纹紧固件,如图所示,螺纹的阴螺纹的一侧的牙侧角为60°,另一侧的牙侧角为30°,箭头代表轴力方向。
普通60°螺纹
当螺栓和螺母相互配合拧紧时,螺栓的牙尖紧紧地顶在阴螺纹的牙侧角为60°的牙侧面上,由于螺纹摩擦力=ff×μs×sesα/,此时α/=60°,即螺纹摩擦力=2×ff×μs,为普通螺纹的1.733倍。螺纹摩擦力的增大,产生了很大的锁紧力,使得螺母不易产生自旋转而松动,从而形成了很好的自锁能力。
在试验室中采用容克是横向振动试验机做横向振动试验,通过与普通螺纹紧固件的比较,显示出30°楔形螺纹的防止松动的螺纹紧固件的优异抗振动能力。
如图所示,a曲线为30°楔形螺纹的螺母的抗振动曲线;b曲线为普通螺纹紧固件的抗振动能力曲线。当采用同样的螺栓、同样地振幅、频率、同样的紧固力,在同一台试验机上,控制二分钟时间时,普通螺母完全失去了锁紧力,而本实施例的螺母在两分钟试验期间仍保持了自锁能力。