△ 30°變牙型焊接方螺母外形尺寸等同于GB/T13680
△ 材料：低碳鋼
振高公司對(duì)應(yīng)型號(hào)：ZG 13680
結(jié)構(gòu)圖：
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螺紋直徑與螺距對(duì)照表：
| 螺紋規(guī)格D |
M4 |
M5 |
M6 |
M8 |
M10 |
M12 |
M14 |
M16 |
| 細(xì)牙 |
－ |
－ |
－ |
M8×1 |
M10×1 |
M12×1.5 |
M14×1.5 |
M16×1.5 |
| |
|
|
|
|
M10×1.5 |
M10×1.25 |
|
|
| s |
7 |
8 |
10 |
13 |
16 |
18 |
21 |
24 |
| m |
3.5 |
4.2 |
5.0 |
6.5 |
8.0 |
9.5 |
11.0 |
13.0 |
| h |
0.8～1 |
1～1.2 |
－ |
－ |
| 0.5（c-s） |
0.3~0.5 |
0.5~1 |
0.5~1 |
－ |
－ |
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)，而且大大延長了螺栓的使用壽命。
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圖1 普通螺紋與30°變牙型螺紋受力圖
中國機(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)督檢測中心檢驗(yàn)報(bào)告》（通檢委字第101884號(hào)）。
1．柴油機(jī)
柴油機(jī)上的增壓器和排汽岐管等部件的工作溫度高而且震動(dòng)強(qiáng)烈。化學(xué)涂膠或者尼龍鎖緊螺母的緊固方式，在溫度高的狀況下都會(huì)失效。雙螺母加止推墊圈的緊固方式，使用效果比前面兩種緊固方式稍好一些，但是安裝麻煩，并且達(dá)不到理想的防松效果。
30°變牙型防松螺母的特殊螺紋形狀有效地克服了以上的弱點(diǎn)，擰緊后能夠在高溫下承受強(qiáng)烈的震動(dòng)。在柴油機(jī)上的輸油導(dǎo)管、排汽管、增壓器等部件上改用變牙型30°楔形防松螺母后，有效地解決了螺母在高溫狀態(tài)下松動(dòng)的問題。目前國內(nèi)如濰柴動(dòng)力等知名柴油機(jī)制造廠，在這些部位都采用了30°變牙型防松螺母，防松效果非?？煽俊?/p>
2．工程機(jī)械
工程機(jī)械的發(fā)動(dòng)機(jī)功率大，工作狀態(tài)承受的強(qiáng)大沖擊載荷會(huì)引起強(qiáng)烈震動(dòng)，普通螺紋形式的螺栓螺母在這樣強(qiáng)烈的沖擊震動(dòng)下會(huì)自行松動(dòng)脫落。為了防止震動(dòng)引起的緊固件失效，緊固件生產(chǎn)廠家采取了很多防松措施，比如：化學(xué)涂膠，尼龍螺母、壓扁式螺母，預(yù)置力矩螺母等等，這些方法起到了一定的防松效果，但是他們有三個(gè)共同的弱點(diǎn)：1）重復(fù)使用性差，有的是一次性的，最多也只有5次；2）安裝和維修不方便，裝、卸螺母都要經(jīng)過多道工序，工時(shí)成本高。3）化學(xué)涂膠污染環(huán)境，對(duì)施工的工人也可能造成職業(yè)病傷害。采用變牙型30°楔形防松螺母后，不但防松效果更好，而且裝拆方便，可以多次重復(fù)使用，對(duì)環(huán)境沒有污染，所以逐漸在工程機(jī)械的關(guān)鍵部位上推廣應(yīng)用，目前在工程機(jī)械上采用變牙型30°楔形防松螺母的有以下部位：
? 起重機(jī)：鋼結(jié)構(gòu)連接、減速箱、小車軌道、吊具、電控柜等部位
? 挖掘機(jī)：破碎錘、回轉(zhuǎn)支撐、履帶
? 攪拌車：支架連接、減速器底座、拖輪等部位
? 震動(dòng)式壓路機(jī)：發(fā)動(dòng)機(jī)萬向節(jié)、連軸器
? 推土機(jī)：履帶、鏟斗、底盤
? 裝載機(jī)：傳動(dòng)系統(tǒng)、底盤
3. 汽車
中國的汽車企業(yè)也開始在汽車上大量采用30°變牙型防松螺紋。中國重汽集團(tuán)采用30°變牙型螺紋絲錐加工重卡變速箱箱體上的螺紋孔，取消了化學(xué)涂膠和鎖緊墊圈，簡化了裝配工序，解決了螺栓松動(dòng)的問題。多家汽車公司生產(chǎn)的商用汽車的車輪螺母、推力桿、連軸器、騎馬螺栓和懸掛系統(tǒng)等容易松動(dòng)的部位都采用了30°變牙型防松螺母。
4.港口起重機(jī)
港口起重機(jī)上的小車齒條、軌道壓板、吊具導(dǎo)板、制動(dòng)器、電纜卷筒和電控柜等設(shè)備在工作中承受著巨大的振動(dòng)負(fù)荷，特別是前、后大梁的連接部位在滿負(fù)載起升的一瞬間，經(jīng)受巨大沖擊和強(qiáng)烈的震動(dòng)，以前采用尼龍螺母+高強(qiáng)度螺栓+彈簧墊圈+止動(dòng)墊片+涂膠的組合緊固方法來防松，但是組合緊固件失效情況仍然時(shí)有發(fā)生。使用30°變牙型防松螺母后，不但減少了輔助緊固件的使用量，而且螺栓和螺母沒有松動(dòng)。
5.鐵路設(shè)備
中國鐵道部是國內(nèi)率先引入30°變牙型螺紋技術(shù)的單位，隨著這種技術(shù)在鐵路機(jī)車和軌道上的成功應(yīng)用，鐵道部在2001年頒布了TB/3019標(biāo)準(zhǔn)。
30°變牙型螺紋技術(shù)在鐵路機(jī)車上成功使用的典型部位是機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)。制動(dòng)盤和閘片是機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)的一組零件，制動(dòng)性能直接影響到列車的行車安全。以前采用普通緊固件連接方式，經(jīng)過幾次試驗(yàn)，防松性能不可靠。2002年6月，南京中國非金屬礦工業(yè)總公司摩擦材料檢測中心按照1：1的比例在制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行了東風(fēng)11機(jī)車輪裝式制動(dòng)盤和閘片的制動(dòng)試驗(yàn)。這次試驗(yàn)的連接螺母全部采用30°變牙型防松螺母，試驗(yàn)結(jié)果證明試驗(yàn)機(jī)車制動(dòng)盤和閘片摩擦系數(shù)穩(wěn)定且重復(fù)性較好。以160km/h速度一次停車制動(dòng)時(shí)制動(dòng)盤最高溫度達(dá)到252℃，制動(dòng)盤表面溫度最高達(dá)到310℃，在整個(gè)試驗(yàn)過程中螺栓和螺母沒有一個(gè)松動(dòng)。實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)結(jié)果和現(xiàn)場的實(shí)際使用效果都證明30°變牙型防松螺母在300℃以上的高溫下都表現(xiàn)出可靠而且優(yōu)秀的防松性能。30°變牙型防松螺母和標(biāo)準(zhǔn)螺紋的螺栓配合使用，拆裝方便，可以重復(fù)使用十次以上。與開槽螺母、鐵絲串連、雙螺母防松等連接方式相比，新的防松方式不但安全可靠，而且制動(dòng)盤的維修更方便，可以節(jié)省大量維修成本。制動(dòng)系統(tǒng)是鐵路機(jī)車車輛的關(guān)鍵部件，工況最惡劣，30°變牙型防松螺母在制動(dòng)系統(tǒng)上的成功使用促進(jìn)了這種技術(shù)在鐵路機(jī)車上的廣泛應(yīng)用。
