增大紧固件工作表面摩擦系数提高其防松功能的方案制造技术

本发明专利技术涉及用增大紧固件工作表面摩擦系数来提高其防松功能的方案。其特征是在国内外各标准的平垫圈、弹簧垫圈、波形垫圈、螺母的工作表面用静电喷涂方式喷涂一层摩擦系数数值较高的橡塑材料。也可用磁性较大的橡塑磁铁、钕铁硼材料，直接制成磁性垫圈，用以增大其与被联接件及与螺母工作表面间的摩擦系数。由于摩擦力等于紧固力与摩擦系数的乘积。当紧固力一定时，摩擦系数数值越高，则静摩擦力越大，但静摩擦力大于其间的滑动摩擦力时，螺母等紧固件就不会产生相对滑移，因此也不会产生松动。采用本发明专利技术的新方案，工艺简单、实施容易，特别是巧妙地把静电喷塑的新技术，用在紧固件工件表面，扩大了该新工艺的新用途。该新工艺不仅无毒无害无污染，并且其废料可回收重复使用，大大节省了成本。

【技术实现步骤摘要】
增大紧固件工作表面摩擦系数提高其防松功能的方案
本专利技术涉及增大紧固件工作表面摩擦系数提高其防松功能的方案，特别是能广泛应用在对紧固件防松要求严格、可靠的场合，极大地提高其防松功能有效的方法，属机械领域。
技术介绍
自从前人专利技术并应用平垫圈、弹簧垫圈、波形垫圈及螺纹紧固件以来，上述紧固件各品种在各行各业的设备、设施上都得到广泛应用，成为人类不可忽缺的经典产品，在今后很长的年代里都不会退出市场被淘汰。但其与生俱来的缺点是，在静态的工作环境中由于自身有一些防松功能，特别是标准的螺纹紧固件均具有自锁的功能。但在振动频繁，交变应力较大的设备设施上却显得无能为力，甚至一筹莫展，现实中因紧固件防松功能不可靠，而酿成的设备事故屡屡发生，伤人事件比比皆是。由于高速铁路的普及，大型桥梁的出现，对螺纹紧固件及各类紧固用零部件的防松要求都提出更加迫切的需求。为此，各国相关的技术人员做了大量的试验研究，如采用弹簧垫圈、尼龙嵌紧螺母、变形螺纹螺母、双螺母并紧方式、扣紧螺母等一系列防松或自锁的紧固件品种，来提高紧固件的防松功能，但对于重要的场合仍然成效甚微。近年来，由美国、日本、瑞典、德国等国的技术人员研发的一批高端防松紧固件应运而生，充实在国际紧固件高端市场上，例如美国的施必牢螺母，日本的偏心螺母，瑞典的史特牢垫圈……等，其共同的特点都属于摩擦力锁紧的范畴，并采用增大正压力的方式提高其与被联接件之间的静摩擦力来提高防松功能。众所周知，静摩擦力等于正压力乘以摩擦系数，即F＝μQ，式中F为静摩擦力即预紧力，μ为两物体间的摩擦系数，Q为正压力，正压力Q数值越大两物体间的静摩擦力F越大。当静摩擦力大于两物体间的滑动摩擦力时，该两物体间不会产生滑移，对紧固件而言，则不会产生松动，但是正压力Q值又不能无限大，一般其数值只能取紧固件材质屈服极限的0.5～0.7倍，而紧固件无论是平垫、弹垫或螺栓螺母及被联接件绝大多数均为碳钢等钢材，其间的摩擦系数在0.1～0.15之间，因此即使正压力再大，两者相乘之后其数值则很小，故静摩擦力就很小，当其数值小于滑动摩擦力时，两者间就会产生滑移，就会造成松动。这就是紧固件产生松动的根本原因。
技术实现思路
本专利技术根据F＝μQ的原理，只要两物体被紧固后，其工作表面不发生相对位移，即不产生滑动摩擦现象，始终处于静摩擦状态，就可以有效、可靠地阻止紧固件被松脱。为此在正压力Q一定的情况下，只要增大μ值，即两物体接触面间的摩擦系数数值，也可达到紧固件防松的目的。本专利技术采用增大紧固件工作表面间摩擦系数提高其防松方案其目的就是利用μ值被提高后则其静摩擦力得以大幅提高，可有效地阻止其间产生相对滑移，也就实现了紧固件紧固后，在恶劣的振动环境中不产生松动，阻止事故发生。其增大紧固件工作表面间摩擦系数的方法如下，在紧固件平垫圈、弹簧垫圈、波形垫圈、螺母的工作表面喷涂一层摩擦系数数值较高的非金属材料；采用磁性材料制成的磁性垫圈；以及采用当量摩擦系数的方法增大螺纹紧固件与被联接件工作表面之间的摩擦系数数值来提高上述各紧固件的防松功能。具体的方法是在平垫圈、弹簧垫圈、波形垫圈的工作表面至少一面，最好双面，采用静电喷涂的工艺方式，固化一层摩擦系数数值较高的橡塑材料。同样也在螺母的前端表面，即与被联接件接触的工作表面，采用静电喷涂的工艺方式固化一层摩擦系数数值较高的橡塑材料。并且，采用收缩螺母的压缩原理，可参见本人专利申请号为201611164322.5名称为“径向锁紧的防松止退螺母”一文，使其间的螺纹副螺牙间的摩擦，由钢材对钢材的摩擦，转变成钢材对橡塑材料，从而提高其间的摩擦系数数值。并且采用径向收缩的装置，其间的正压力直指螺栓轴心线的径向，则其间的摩擦系数也转变为当量摩擦系数，又可以提高螺纹副间的摩擦系数数值。此外，采用橡胶磁铁，钕铁硼磁铁作为原材料制成的磁性较强的磁性垫圈，在螺母紧固后，其与螺母工作表面及被紧固的联接件工作表面间，由于磁性力的作用，使其间摩擦系数大大增加，产生的摩擦阻力也可在螺母拧紧后提高紧固件的防松功能。综上所述，前面几种提高紧固件防松功能的核心之处，其本质就是提高各紧固元件工作表面的摩擦系数数值，从而在正压力不变的条件下，大幅提高其与被联接件的静摩擦力，不让其间产生相对滑动，从而也可有效阻止紧固件的松动。由于钢与钢的摩擦系数μ值为0.1～0.15；而钢与橡塑材料的摩擦系数μ值可为0.6～0.8，如果从摩擦系数一项因素考虑，采用本专利技术的方案，在正压力Q值不变的条件下，采用在上述紧固件工作表面进行静电喷涂橡塑材料的方案，可使静摩擦力增大4至8倍，而静摩擦力也就是螺纹紧固件的预紧力，在保持原预紧力大小数值不变的条件下，如果摩擦系数μ值增大4至8倍，则根据F＝μQ所示，正压力Q值则可减小4至8倍，则大大有利于螺栓紧固件能在安全的条件下工作。具体实施方式本专利技术，增大紧固件表面摩擦系数提高其防松功能的方案，具体实施方式是将符合国际、国标标准、美标、英标、德标、日标……等国内外紧固件标准的平垫圈、弹簧垫圈、波形垫圈、螺母等紧固件作为本体，在其工作表面采用静电粉末喷涂的涂装方式，固化上一层摩擦系数数值较高的橡塑材料。具体操作的工艺方式是，首先将上述紧固件的工作表面进行去污、除锈的清理工作并使其表面生成一层抗腐蚀，且能够增加喷涂涂层附着力的“磷化层”；其次，采用高性能的静电喷塑机，将橡塑材料的粉末，利用静电吸附的原理，均匀地喷涂在工作表面上；然后，将已喷涂在工作表面的这层橡塑材料粉末加热到185℃左右，保温15分钟，使其在工作表面流平、固化；最后，开炉取出进行冷却。从而完成在上述紧固件工作表面，喷涂固化附着一层与碳钢间摩擦系数数值较高的橡塑材料。该层膜厚度只有25μm——250μm，一般喷涂后不影响上述各类紧固件的正常使用。本专利技术，增大紧固件工作表面摩擦系数提高其防松功能的方案，其在设备中使用的方法是，按常规的方式将已喷涂橡塑材料的平垫圈、弹簧垫圈、波形垫圈等紧固件分别套上螺栓安装在被联接件与紧固螺母之间，当用扳手拧紧紧固螺母后，则工作表面之间的摩擦系数数值，由常规的钢对钢摩擦，变成了钢对橡胶塑料间的摩擦，而众所周知钢对橡胶塑料间的摩擦系数远大于钢对钢之间的摩擦系数数值，而阻碍螺母松动的静摩擦力F＝μQ即当正压力Q值不变的情况下，摩擦系数μ值越大则防松功能越好。同理，当采用磁性材料制成的平垫圈、弹簧垫圈、波形垫圈替代普通碳钢材料制成的上述紧固元件时，其安装使用方法同上，由于在被联接件工作表面与紧固螺母的工作表面之间安装的是带有磁性的各类垫圈，其间由于磁性作用，则各工作表面间的摩擦系数也大大地增加，故用此方案也能大大地提高紧固件的防松功能。对国内外各国家的标准紧固型螺母，也只要在其与垫圈或被联接件接触的工作表面一端，其上也采用上述用静电喷涂的工艺方式固化一层橡胶粉末，同样其在螺栓上与被联接件工作表面接触时，其间的摩擦系数也大为提高，故该紧固螺母的防松功能也随之大为提高，另外在该螺母的后端内螺纹螺牙表面也喷涂一层橡胶塑料，则其与螺栓螺牙间的摩擦系数也大为提高。再由螺母后端外圆锥开槽凸台在收紧螺母的拧紧下，压缩螺母后端的内螺纹螺牙，就会法向压紧螺栓螺牙。这时该螺纹副间的摩擦系数则演变成当量摩擦系数，对牙形角为60°或55°的紧固螺纹本文档来自技高网...

【技术保护点】
增大紧固件工作表面摩擦系数提高其防松功能的方案，其特征是：在紧固件平垫圈、弹簧垫圈、波形垫圈、螺母的工作表面，喷涂一层摩擦系数数值较大的非金属材料，采用磁性材料制成的磁性垫圈，以及采用当量摩擦系数的方法，增大螺纹紧固件与被联接件工作表面之间的摩擦系数数值，来提高上述紧固件的防松功能。

【技术特征摘要】
1.增大紧固件工作表面摩擦系数提高其防松功能的方案，其特征是：在紧固件平垫圈、弹簧垫圈、波形垫圈、螺母的工作表面，喷涂一层摩擦系数数值较大的非金属材料，采用磁性材料制成的磁性垫圈，以及采用当量摩擦系数的方法，增大螺纹紧固件与被联接件工作表面之间的摩擦系数数值，来提高上述紧固件的防松功能。2.根据权利要求1所述的，增大紧固件工作表面摩擦系数提高其防松功能的方案，其特征在于：在紧固件平垫圈、弹簧垫圈、波形垫圈的工作表面，即其与被联接件表面、螺母接触的表面，至少一面，最好双面，采用静电喷涂的工艺方式固化一层摩擦系数较高的橡塑材料。3.根据权利要求1所述的，增大紧固件工作表面摩擦系数提高其防松功能的方案，其特征在于：在螺母的前端表面，即与被联接件接触的工作表面，采用静电喷涂的工艺方式，固化一层摩擦系数数值较高的橡塑材料，此外在该螺母的另...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞苗根，
申请(专利权)人：华和平，
类型：发明
国别省市：江苏,32