大家都知道,普通螺紋(包括各種公制、英制、美制、模數(shù)、徑節(jié)螺紋)都是不能抗振防松的,加上彈簧墊圈也不行。原因就在于,普通螺紋實質(zhì)上是不具有這方面的性能的,在其技術(shù)與產(chǎn)品的國家標準及國際標準上,都沒有相關(guān)的性能規(guī)定與要求。 那么,有沒有一種簡單的方法,即就在原來的普通螺紋的基礎上,稍作一些改進,就能使之“兼容”具有良好的防松抗振性能呢?答案是肯定的。使螺紋實現(xiàn)抗振松防有很多方法,但有一個前提,就是不能破壞螺紋的牙型,原來是三角螺紋、梯形螺紋的,改進后內(nèi)外螺紋還必須仍是其原來的結(jié)構(gòu),即不能一個是三角螺紋、梯形螺紋而另一是楔形螺紋(如現(xiàn)時市面上所說的“全金屬螺母、‘XX牢’螺母”),也不能將一個傳統(tǒng)螺紋變?yōu)槎€螺紋(如
防松螺母、開槽螺母、鑲嵌尼龍的螺母等)。
其實,最簡單的技術(shù)方案,就是我們通俗說的“徑向過盈配合”的螺紋,或規(guī)范說法的“徑向干涉螺紋”。徑向干涉配合螺紋,可以是螺紋的大徑干涉配合,也可以是其小徑的干涉配合。當然,最簡單的,是大徑干涉配合的方案。大徑的干涉配合,防松螺母也與普通機械零件一樣,分基孔制和基軸制兩種具體的實現(xiàn)方式。下面將詳細向大家作介紹。
1.關(guān)于干涉(過盈)配合螺紋公差帶的選擇 對于一般的機械零件,孔與軸的干涉(過盈)配合,我們按照《GB1800 公差與配合》標準,選好相關(guān)的配合公差帶就可以了。但干涉(過盈)配合的螺紋如何設計,我們不能找到相關(guān)的標準或資料介紹。國家標準《GB197 普通螺紋 公差》(2003年版)更規(guī)定,生產(chǎn)的螺紋,是不能超過其最大實體尺寸的,道理很簡單,超過了最大實體尺寸,內(nèi)外螺紋相互間是擰不進去的。防松螺母現(xiàn)時以名為“理想極限螺紋”技術(shù)生產(chǎn)的這種的干涉(過盈)螺紋副,卻可比擬等效采用《GB1800 公差與配合》標準選擇相關(guān)配合公差帶。這套技術(shù)方案,適用于公制、英制、徑節(jié)、模數(shù)等所有制式的螺紋。
2.選擇干涉(過盈)螺紋副配合公差帶的二個準則 一是配合基準:“徑向干涉配合螺紋副”的配合基準建議選用螺紋的大徑,一般優(yōu)先選擇“基孔制”??梢院苄蜗蟮乩斫猓和饴菁y是軸,內(nèi)螺紋是孔,如同“孔——軸”的配合一樣。二是徑向干涉(過盈)量:考慮螺紋需重復裝拆,且裝拆時總會產(chǎn)生塑性變形的特點,“徑向干涉配合螺紋副”干涉(過盈)量,應比普通“孔——軸”配合的要大一些。所以,選擇的配合公差帶,應高1-2級。需定性與定量的考慮是:螺紋副配合時,螺紋大徑的徑向接觸面積,遠比“孔——軸”的少;重復裝拆時,螺紋大徑必然會產(chǎn)生一定的塑性變形;不同塑性的材料之間也存在明顯差異;使用場合的不同(如強烈振動與高溫)。某種特定螺紋副的最優(yōu)配合公差帶,需從實際應用的情況而定,要作一定的使用測試才能確定。防松螺母對于配合要求與精度更高的螺紋副,其徑向尺寸如需留磨削量或電鍍,螺紋的大徑徑向尺寸,需同步作調(diào)整。
3.設計的一個技巧 設計生產(chǎn)徑向干涉(過盈)配合螺紋的難點與創(chuàng)新點在于,這對螺紋副是如何自如地擰進擰出,又不會損傷螺紋牙型的。由于這種“徑向干涉配合螺紋副”,防松螺母是一種大徑配合的螺紋副,為使最初擰入的幾牙用人手就能擰進去,我們只需將外螺紋前端幾牙尺寸(我們稱之為“導入段”)的外徑,設計時選擇負偏差就可以了,并以斜錐面過渡到正偏差的“配合段”。這就使干涉配合的螺紋副,其內(nèi)外螺紋也可以很方便地導入擰進。值得說明的是,要實現(xiàn)等效采用《GB1800 公差與配合》標準選擇相關(guān)配合公差帶,生產(chǎn)的這些內(nèi)外螺紋,都必須使用到那種名為“高精度螺紋”的技術(shù)。具體的結(jié)構(gòu)參數(shù),暫不在本文討論。
4.生產(chǎn)與檢驗 按“基孔制”生產(chǎn)的這種“徑向干涉配合螺紋副”,外螺紋的牙型用專用的“高精度螺紋工具”進行成形加工,可只檢驗其外徑公差。需更高精度的外徑(大徑),用外圓磨床進行加工,精度可達到IT4級以上。檢驗方法與檢驗外圓的外徑一樣;內(nèi)螺紋的牙型,用普通內(nèi)螺紋工具進行加工,但必須檢驗其大徑,用大徑的“單項參數(shù)量規(guī)(包括通規(guī)與止規(guī))”進行檢驗。該量規(guī)可自行生產(chǎn),按傳統(tǒng)孔量規(guī)的規(guī)程制造。這種“徑向干涉配合螺紋”生產(chǎn)的工藝、裝備與成本,與生產(chǎn)傳統(tǒng)螺紋、普通零件是一樣的。
5.裝拆、使用 這種“徑向干涉配合螺紋副”,可以重復裝拆、重復使用。它的干涉部分只是大徑,并不是全個牙型的干涉,所以,正常裝拆與使用,并不損傷螺紋牙型的主配合面(側(cè)面)。
6.性能 這種“徑向干涉配合螺紋副”最大的特征,是消除了內(nèi)外螺紋間的徑向間隙,具有極好的防松抗振性能;由于實現(xiàn)“全牙型高”承力,可比傳統(tǒng)螺紋的“保證載荷”值高20%;它具有一定的自鎖性能(還不能說是完全的自鎖性能);它可以替代不能重復裝拆的以“螺套”防松的螺紋副,成本減少一大半,性能也可靠得多。同時以大徑和小徑實現(xiàn)干涉配合的“雙徑向干涉配合螺紋副”,可以具有密封性能。這是“非錐度配合密封螺紋”的一個情形。結(jié)構(gòu)設計實例另文介紹。
7.可替代的市場 防松螺母這種具有極好防松抗振性能,外表與傳統(tǒng)螺紋一模一樣的產(chǎn)品,在使用習慣上,大家也很容易接受。產(chǎn)品生產(chǎn)成本一樣,但卻新增了極好的抗振防松性能,它對傳統(tǒng)螺紋的替代效應是十分明顯的。包括生產(chǎn)這種抗振防松性能抽需的工具與量具在內(nèi)的市場,每年將數(shù)以十億元計。