“施必牢”内螺纹

施必牢防松螺母锁紧原理 施必牢防松螺母是采用施必牢内螺纹技术的一种新型防松紧固件。该内螺纹技术由美国施必牢公司发明，首先使用于宇宙飞船的主发动机上。现已在美国广泛应用于汽车和工程机械中，是一项成熟的技术。 据美国施必牢公司的研究表明，普通标准螺纹由于制造误差的存在，使各牙形所承受的预紧力很不均匀，第1和第2牙螺纹面上承受的作用力占总负荷的70%以上，其它牙基本上处于浮动状态。由摩擦力带来的锁紧力较小，因此在振动负荷条件下，就很容易克服螺纹接触面上的预紧力而产生松脱。同时，螺牙的一侧面有摩擦接触，另一侧面则存在空隙。这就是为什么普通螺纹紧固件在承受横向振动时非常容易松脱的原因。施必牢螺纹结构与普通标准螺纹不同，在内螺纹牙形沟槽的底部有一个30的楔形面，当该螺母与普通牙形的外螺纹配合时，外螺纹的牙顶紧紧地楔入内螺纹牙根的30楔面上，产生很大的锁紧力，并且是每牙螺纹都起锁紧作用，且受力均匀。同时，施加在楔形面上所产生的法向作用力与螺栓的轴线成60夹角，而不是普通标准螺纹那样的30角。显然前者所产生的法向作用力远大于后者，所产生的防松摩擦力和抗横向振动的能力也就必然极大地增加了。NS螺纹技术是一项依靠工件自身内螺纹几何形状的改变而达到自锁功能的牙型螺纹技术。其技术产品为全螺纹防松螺母，广泛应用于铁道、汽车工业和航空航天等领域。该技术是1977年的美国专利技术，在1994年专利失效后得以公开，在国际和国内都没有大面积地使用，可以说是“藏在深闺人未识”。 对国内一直沿用的传统的螺纹技术来说，它是一种新型螺纹技术。众所周知：在剧烈振动条件下，传统螺纹紧固件会自行松脱失效而使一台完整的设备解体以致酿成事故。 为解决螺纹紧固件的松脱问题,工程师们做了大量的试验和研究。美国的一家防松螺母公司研究人员在经过长期的研究后发现，紧固件出现自行松脱的原因在于其螺纹结构形状。他们所做的充分的理论分析和实验室试验表明,要解决螺纹紧固件的松脱问题，人们必须重新设计螺纹的几何形状才能根本解决紧固件的松脱问题。 针对普通螺纹紧固件的自松现象,研究人员发明了一种新型螺纹，这种螺纹与普通螺纹的不同之处是在螺母底径上有一个30度的锥面,而螺栓上阳螺纹的形状仍保持标准的三角形。当自锁螺母拧紧在螺栓上时，阳螺纹的牙顶紧紧地楔入阴螺纹牙根的30度锥面上,产生巨大的锁紧力,并且是全螺纹锁紧。 公 司 简 介 一、美国施必牢（Spiralock Corporation）公司及中国分公司上海底特精密紧固件有限公司 美国施必牢公司首创于1927年，迄今已有70多年历史。初创时，名为底特律螺纹工具公司（Detroit Tap & Tool Company）属美国密执根工具公司（Michigan Tool）的子公司。专门设计制造螺纹工具如标准、特殊用途的丝锥，螺纹铣刀，滚刀，螺纹滚刀架及其组合件，螺纹量规，螺纹刀片和其它各种内外螺纹工具等。由于其设计的产品具有新颖性，获得了世界市场的工具改革家赞誉。七十年代末，公司推出高度精确具有特殊功能的螺纹工具，用它来加工制造一种称之为施必牢（Spiralock）的新型螺纹，用于装配航天飞机主发动机及其相关部件。 在宇宙飞行中，施必牢紧固件在温度变化异常恶劣的环境下，承受巨大的震动负荷，从未发生过松脱现象。由此，公司总裁Palm先生分别受到了美国前总统里根和老布什的接见，并祝贺他为人类的空间事业作出巨大的贡献。 施必牢螺纹技术在航天航空，汽车，铁路，石油，工程机械，医疗器械，港口机械等领域得到广泛的应用。根据统计，到2001年为止，美国财富500强中，有273家公司使用了施必牢产品。 九十年代以来，根据施必牢公司市场销售统计的分析，约有3/4的年销量来自施必牢螺纹技术产品。为了更好地满足世界市场的需要，公司于1995年8月决定改名为施必牢公司（Spiralock Corporation, a Detroit Tool Industries Company）。在中国则以施必牢为注册商标，已于1997年由中国政府批准在案。 我们的任务是随时了解我们用户不断变化的需要和要求，作出具有新意的解决方案，不断推出高新技术产品。我们将继续提高质量的产品，为用户提供优质服务。在机械行业螺纹紧固技术的发展史中，愿施必牢公司的产品为您服务，共同阔步前进，创造历史奇迹。 上海底特精密紧固件有限公司是美国施必牢公司于2001年12月在中国成立的全资分公司。致力于在中国推广施必牢技术，生产和销售施必牢紧固件及工具。 施必牢技术的原理及应用 一施必牢技术的产生及防松原理 各种机器及部件在连接装配中离不开紧固件。紧固件给机械工业带来了方便，但是，它有一个不可避免的弱点，即在剧烈震动中会自行松脱，致使部件或一台完整的设备损坏、解体甚至致酿成事故。 为解决紧固件的松脱问题，从螺纹紧固件诞生开始，世界上许多国家的科学家和工程师作了大量的试验和研究，他们采用锁片、销钉、尼龙嵌入、变形螺纹、化学涂胶等方法，在一定程度上延缓了紧固件会自行松脱的时间，但是，没有根本解决问题。 20世纪70年代，美国底特律螺纹工具公司，在经过长期研究后发现，螺纹紧固件的松脱问题的关键在于螺纹的结构形状。因此，研究了紧固件螺纹的形状及受力情况后，重新设计螺纹的几何形状，称为Sprialock，意译为自锁螺旋线，中文名字为“施必牢”，从根本上解决了紧固件的松脱问题。 施必牢紧固件为什么能有效地解决松动问题呢？这是因为它的独特的结构。在阴螺纹的牙底处有一个30度的楔形斜面，当螺栓螺母相互拧紧时，螺栓的牙尖就紧紧地顶在施必牢螺纹的楔形斜面上，从而产生了很大的锁紧力。由于牙形的角度改变，使施加在螺纹间接触所产生的法向力与螺栓轴线方向成60角，而不是象普通螺纹那样的30度角。显然施必牢螺纹法向压力远远大于扣紧压力，因此,所产生的防松摩擦力也就必然大大增加了。（见图1） 从图2可以看到二个箭头所表示的力均为P,传统的60度角螺 纹的法向压力P= P/cos30=1.15P；而施必牢螺纹由于牙底有一个30度角的楔 形斜面，其法向压力的角度、大小均有改变，法向压力P= P/cos60=2P。这样，施必牢螺纹与传统60度螺纹，二者的法向压力之比127，施必牢螺纹的防松摩擦力相应地增加了。 施必牢螺纹的楔形面还可以消除普通螺纹受力不均匀、脱扣咬死等问题。普通常规的60度V形螺纹,在其第一螺纹啮合面和第二螺纹啮合面承载了70-80%的负荷，而以后几个啮合面承受的负荷很少。这样,普通螺纹紧固件在工作振动负荷条件下，就很容易克服螺纹接触面上的锁紧力而产生转动,进而松脱。这就是普通螺纹紧固件松脱的原因所在。 由于普通螺纹紧固件主要受力仅仅是螺母的第一第二牙螺纹接触处，其余各牙基本上不受力，因此，当拧紧力矩较大时，应力集中在第一牙螺纹处，第一牙螺纹很容易产生弯曲和剪切变形，只有这样，才使第二牙螺纹面承受应力并产生锁紧力。以此类推，承载负荷面，将受力依次一个个传递，相应造成螺纹依次的剪切和磨损，各牙的剪切和磨损破坏十分严重，导致螺母的螺纹强度大幅度下降，最终产生滑牙。而施必牢螺纹由于结构独特，全部螺栓牙尖紧紧地顶在30度楔形斜面上，而且螺旋线上每牙承受的负载都比较均匀，同样负荷能分散到每个面，每个点上，使螺纹上各处产生防松摩擦力相近，能够有效抗击横向振动。在密西根大学做出的研究表明，施必牢螺纹第一个承受载面承受17% 的负荷，而最后一个承载面也承受12.5%的承载负荷。这样在紧固件正常工作中，施必牢螺纹每牙就能均匀承受负载，不存在应力集中。因此，就不会产生松脱或滑牙问题，疲劳强度也得到成倍的改善。（见图2）美国麻省理工学院（MIT）经过研究后指出：SPIRALOCK螺纹与普通螺纹相比其抗侧向移动的能力，前者要比后者大三倍。而且施必牢螺纹受力均匀，每牙，每周都均匀承受负载（见图3）。 在实验室实验中，用容克式（JUNKERS）振动试验机作了横向负载振动试验，施必牢螺纹显示出它具有非常优异的抗振动能力（见图4）。他们试验了三种基本的螺母：一种是普通的标准螺母，一种是有效力矩锁紧螺母和一种制成的施必牢螺帽。 用同样的标准螺栓、同样的紧固负载力矩、同样的振幅频率和同样的实验室，同一台试验机上，控制二分钟的试验时间。结果是：普通标准螺母几乎立即全部松脱了，失去了全部锁紧能力；有效力矩锁紧螺母失去了70%的锁紧能力；而施必牢螺母在两分钟试验期间仍保持了他们应有的自锁能力。 在以上试验的基础上，对三种螺纹的重复使用性作进一步的横向振动试验：施必牢全螺纹自锁螺帽能够重复使用，经过反复拧紧和拧松，仍然不减少其锁紧力，保持螺母原有的锁紧效果；而普通螺母和有效力矩锁紧螺母在几次拧紧和拧松后，锁紧力不断减少，乃至完全丧失锁紧能力。 二施必牢螺母（螺纹）的优点：1可靠的抗震防松性能； 2可显著地提高螺母及螺栓的使用寿命； 3可重复使用； 4不受温度剧烈变化的影响，应用环境范围广泛； 5自由旋转型，一直到拧紧时才需施加力矩，方便装、卸； 6尺寸规格不受限制； 7与标准外螺纹匹配； 8无需任何辅助锁紧元件，如弹簧垫圈、止动垫片等； 9不仅仅是螺母，用施必牢丝锥还可以制出具有同样防松性能的施必牢螺孔，可广泛用于要求自锁功能的零部件上； 10 对克服软质材料（如铝合金）滑牙问题有显著效果。施必牢技术问答1 问：什么是施必牢？ 答：施必牢是一种独特设计的，有专卖权的，预加载锁紧的内（母）螺纹。它具有抗横向振动的异常能力。这种横向振动是导致螺纹松脱的主要原因。施必牢螺纹与标准螺纹相比较，载荷均匀。使用施必牢螺纹不再需任何其它螺纹防松方法，如锁紧垫片，螺纹胶，销或填入物等。其所以能有锁紧的作用，完全是依赖其母螺纹的几何形状。 2 问：施必牢是怎样工作的？ 答：施必牢螺纹形状是在它的牙根上有一独特的楔形斜面。这种斜面是由特别的施必牢工具加工完成的。当装配螺母时，施必牢螺纹与公螺纹的牙尖紧紧顶在楔形斜面上。这样，就可以防止横向振动引起的螺纹联接副的松动。 3 问：怎样测试施必牢？ 答：在条件允许的情况下，我们推荐振动实验法。但是，在具体应用中，施必牢现场测试是最可靠的方式。我们提供三件一套的螺纹量规来检测内螺纹的几何形状。一个通规，以检测最大的材料尺寸限度，二个止规，检验最大尺寸。其中一个用来测量中径的上限尺寸限度，称为中径止规。另一个用来检测螺纹内孔最小的材料尺寸限度，称为斜面止规。对于螺距小于0.8（每英寸32牙）的螺纹，通常采用锯齿设计，我们提供二件一套的螺纹量规。 4问：在使用施必牢螺母时，是否还要用其它辅助防松措施？ 答：不需要。施必牢螺纹完全不需要加置其它辅助紧固件，如弹簧垫圈，螺纹粘胶、插片，等等。 5问：在使用施必牢螺母时，对螺栓有无特殊要求？ 答：没有。施必牢螺纹与标准外螺纹配合，其强度匹配、螺纹精度达到6g或6h即可。 6问：施必牢螺母可以重复使用吗？ 答：可以。在具体应用中，我们不能确定施必牢能够使用多少次，但是，我们可以说，有许多使用施必牢概念设计的产品，在装拆过50次以后，还没有发现其锁紧力有一点点减少的迹象。一个工件可以重复使用的程度是取决于材料的硬度，螺纹咬合区的长度，表面光洁度，摩擦系数和紧固力矩及使用条件等许多因素。 7问：温度变化极大时怎样影响施必牢的性能？ 答：只要联结件所用的材料在设计工作温度范围内，联结部件的材料具有同样的涨缩系数， 则施必牢的防松能力不会因温度变化极大时受到影响。 8问：用眼睛看螺孔能否判断是不是施必牢螺纹？ 答：可以。以肉眼从螺孔两端看进去时，由于30楔形斜面的存在，可以看出牙纹的区别。 但是孔小时，识别施必牢螺纹就比较困难。用仪器来检测的方法很多，如光学孔径仪，施必牢螺纹量规，硅印痕法等都能够确定施必牢螺纹。 9问：施必牢螺母有无方向性？ 答：有。标准螺母是没有方向性的，它可以从螺母（栓）的任意一端旋入。但是施必牢螺纹 是具有方向性的，只能按一个方向旋上螺栓后才能产生锁紧力。因此，我们推荐使用SPL-CO 或SPL6177等外形带有方向特征的螺母。 10问：可以做成施必牢的外螺纹吗？ 答：不行。施必牢螺纹是专门设计用于内螺纹的。 11问：施必牢有多少年的历史？ 答：施必牢产品自1979年以来就已供应市场需要，直到今天我们仍然在继续增添新的施必牢产品。 12问：施必牢产品在中国生产吗？ 答：施必牢螺母2002年3月份开始在中国上海生产的。施必牢丝锥、量规等工具、检具是从美国进口的。 13问：我们怎样知道施必牢的确有效？ 答：施必牢已经在几千种不同的应用场合得到考验。它已经广泛应用于包括航天、航空、铁 路、汽车、医疗、家具、工程机械和其他工业机械等等。 14问：为什么施必牢会有均匀分布负荷的效果？ 答：与标准螺纹相比，施必牢所承受的负荷，分布得更加均匀，其主要原因有二。第一，接 触点集中于外螺纹的牙顶处，而不是在接近螺纹侧面的中径附近。这会使得螺纹接触的配合性能得以大大改善。其次，公螺纹的牙顶是顶到一个30度的楔形斜面上，而不是象普通螺纹那样与60度斜面相接触。因此，在加载以前，螺丝的轴向运动很轻松。 15问：施必牢螺母比其他螺母贵吗？ 答：施必牢螺母的价格与其他类型的防松螺母，如：尼龙的防松螺母，或压扁式全金属防松 螺母的价格相近。 16问：可否自行采购螺栓与施必牢螺母配套？ 答：可以。只要强度匹配。外螺纹精度（特别是大径精度）达到6g或6h即可。 17问：为使是正常工作时的最短螺纹咬合长度是多少？ 答：一般来讲，咬合长度应等于螺纹的直径已足够。但是，根据应用的情况不同，可以长一 点，也可以短一点。在咬合长度比较短的情况下，施必牢螺纹的防松性能相对（普通螺纹） 来讲改善较多。 18问：施必牢是一种具有方向性的螺纹吗？ 答：施必牢是一种具有方向性的螺纹，它的牙顶紧紧顶在母螺纹的30度楔形斜面上时，才能产生自锁作用。而这一30度楔形斜面只在母螺纹的一个侧面上。因此，施必牢螺纹只在一 个侧面上。因此，施必牢螺纹只在一个方向上有自锁力。 19问：施必牢螺纹比标准螺纹的强度更高吗？ 答：螺纹的形状不同并不会改变螺纹的强度。但是，施必牢能将负荷较均匀地分布在内螺纹所有牙扣上（分布在螺栓上的长度较长并产生更为坚实的联结效果），因此螺纹不容易被磨损或因疲劳而断裂。 20问：施必牢可以用作可调螺丝吗？ 答：施必牢是一种自由旋进的螺丝，依靠张力产生自锁的作用力。如果一种可调螺丝是在张力很小，或完全没有张力的情况下使用的话，就不宜使用施必牢螺丝。如果螺丝是用在能保持恒定的张力下，即如锁紧螺母或硬弹簧，则可以采用施必牢，如欲在可调螺丝的应用场合使用，则建议与工厂的工程部门联系咨询。 21问：使用密封圈时，能装配吗？ 答：是的，假使密封垫圈是硬的或薄的，则可用施必牢螺母（螺旋自锁可以在这种场合使用）。但如密封垫圈是软的或厚的，因它能被压紧或有松弛紧固件的张力可能。则应慎用施必牢螺母。此类应用请与公司的工程部联系咨询。 22问：施必牢可以做密封螺纹吗？ 答：不行，施必牢不是密封螺纹。但是，它可以和螺纹密封胶一起使用。 23问：施必牢有军用标准吗？ 答：是的。已列入美国军用标准MIL-N-85353到MIL-N-85353/2A 24问：施必牢螺纹有尺寸限止吗？ 答：一般来讲没有限止。目前已生产的最小尺寸为M0.3毫米，最大M90毫米。 25问：在软质材料上，能否产生施必牢作用？ 答：可以。施必牢的显著优点就是由于它的负荷均匀分布，是它特别使用于软质材料上。通 过把负荷均匀分布，与整个螺栓相咬合，并把受压作用力重新按径向分布，则螺丝可以有效地承受较高的负荷而不至造成磨损丝扣的现象。（因此，可以不必加用垫圈。但是，在局部接触应力下，会造成软质材料的变形，重复使用性会受到影响）。 26问：可以将一个已经有600标准螺纹的孔重新攻丝吗？ 答：一般来讲，我们不推荐这种做法。但是，要取决于具体情况，也可以通过冷挤压而形成 施必牢螺纹。或者重新钻孔，用大一号的施必牢螺纹丝锥再攻丝。 27问：在施必牢螺纹孔攻丝前，钻底孔所需的钻头尺寸，其直径有什么不变化？ 答：我们推荐使用比标准螺纹尺寸大一些的钻头来钻底孔。尽管这一点工作并不是绝对要求，但这样会延长你的工具的使用寿命 28问：怎样刃磨施必牢螺纹丝锥？ 答：与普通的600螺纹丝锥一样进行刃磨。如果你还有其他问题，可以请我公司的地区销售工程师协助。 29问：我们可以提供什么样的工具？ 答：我公司提供冷挤压丝锥，各种各样的切削丝锥，以及螺纹铣刀。工具的材质有高速钢和 硬质合金钢，并有各种不同的表面镀层以延长工具的寿命。除此以外，我们还提供根据你们特殊要求而专门设计，生产的工具，其中包括自锁螺纹电极，芯棒（Corepins）,等等。 30问：如果在攻丝后要作镀膜，且不能掩盖内孔时，是否要用特殊的丝锥？ 答：一般来讲不需要。但是，取决于镀膜的厚薄，在镀膜后内孔有可能没法用量规测量。有 时，在装配时可能要施加少量力矩，不过这不影响螺纹的工作性能。 31问：如果工件在攻丝后要热处理，是否要用特殊的丝锥？ 答：这要根据情况来定。主要要看材料的种类，热处理后的尺寸变化，才能确定是否需用特 殊丝锥。 32问：施必牢螺纹的螺纹孔需要用特别的量规来检验吗？ 答：是的。大部分自锁螺纹的螺纹尺寸用一套三件的自锁螺纹量规来检验。对螺距非常小的 螺纹，则采用一套二件的自锁螺纹的螺纹量规。 33问：怎样使用施必牢螺纹的螺纹量规？ 答：通规（GO）使用：直径通过斜面量规是用于检验自锁螺纹孔尺寸的最大限度，应该能完全进入螺纹。止规（NO-GO）使用：不通过直径量规和不通过斜面量规是用于检验螺纹孔尺寸的最小限度。这时不通过量规则以不能完全进入螺纹孔时为合格。 34问：工件在镀膜后，可以用量规作检验吗？ 答：不行。在镀膜以后，因为施必牢螺纹的量规有相当高的精度（公差）要求。镀膜以后内孔收缩，可能使量规通不过螺母的内孔。 35问：为什么要用三件一套施必牢螺纹的螺纹量规？ 答：不象典型的600螺纹，施必牢螺纹的螺纹有一楔形斜面，它是用来保证与6g或6h级公 螺纹的牙顶很好地相接触的一个斜面，这是要备有斜面量规上限的目的。其他两个量规，即通过量规和直径上限量规，很象普通使用的通过与不通过的量规一样。 36问：施必牢螺纹量规磨损后能再修复吗？ 答：一般来讲，最好用一套新的的量规来代替磨损的量规。修复量规的过程可能比买一套新 的量规还贵。 37问：施必牢公司能否提供校验施必牢螺纹量规的服务？ 答：是的。我们提供校验施必牢螺纹量规的服务。但要收一点成本费用。 38问：如何检验施必牢螺纹母螺纹相配合的公螺纹？ 答：按照6g或6h级标准来检验螺栓。如果螺纹满足6g或6h级标准，就应能与施必牢螺纹配合。 39问：施必牢螺纹量规可以用来检验600标准螺纹孔吗？ 答：不行，施必牢螺纹量规不能进入标准螺纹孔。 40问：一定要用三件一套的量规吗？ 答：为了检验施必牢螺纹量规的所有重要参数，我们推荐使用所有三件一套的量规。 41问：在图纸上怎样标称施必牢螺纹的螺纹？ 答：把施必牢螺纹（SPL）一字加在螺纹尺寸的旁边。如：施必牢螺纹写作：M24X3 SPL或1/4-20（SPL）。 42问：使用施必牢时卸载力矩会增加吗？ 答：不会。 43问：对施必牢螺纹要施加更大的力矩吗？ 答：一般来讲，如果你希望螺栓与施必牢螺纹啮合时能产生与标准螺纹相咬合产生相同的张力，则施加的力矩要大一些。但是，在大多数情况下，施加与标