螺栓連接是工業設備結構中最常用最方便的方法之一，但螺母的防松技術一直是困擾機械設計的難題。防松墊圈墊片、雙螺母結構、凸緣壓點螺紋等等自鎖結構形式，都是為了使緊固的螺母免於自行鬆脫，尤其在振動較強的機械設備上更為重要。目前市面上的30°楔形螺紋可以說是螺母防松領域的既方便、可靠、實用，又效果良好的方法和技術。

30°楔形防松螺紋與標準內螺紋產品的技術對比

標準螺紋連接示意圖

30°楔形螺紋連接示意圖

一、普通標準螺紋容易鬆脫的原因

標準螺紋連接易鬆動的原因：

☉ 螺紋公差

☉ 表面光潔度

☉ 電鍍累積

☉ 螺紋牙型幾何/不匹配側面角

☉ 螺距誤差累積

螺紋公差對比

表面光潔度對比

電鍍積累對比

螺紋受力分析對比

螺紋牙型幾何/不匹配側面角

二、30°楔形螺紋防松原理及技術特點

內外螺紋齧合具有自動對中功能，可避免螺紋齧合時的受力偏載，避免了標準螺紋偏載下振動劇烈時整個齧合螺紋偏載一側有可能的整體滑牙，同時對螺栓六角頭部因垂直度不好或與接觸面的平行度不好而造成的連接鬆動或六角頭處容易發生的疲勞斷裂有所緩解。

30°楔形螺紋由於配合面為楔形斜面（錐形螺旋麵），使得旋合區各螺紋的受力極為均勻。

30°楔形螺紋防松原理

● 在30°楔形螺紋的陰螺紋的牙底處有一個30度的楔形斜面，當螺栓螺母相互擰緊時，螺栓的牙尖就緊緊地頂在陰螺紋的楔形斜面上，從而產生了很大的鎖緊力。由於牙形的角度改變，使施加在螺紋間接觸所產生的法向力與螺栓軸成60度角，而不是像普通螺紋那樣的30度角。傳統的60度角螺紋的法向壓力P=1.15Pɑ；而30°楔形螺紋由於牙底有一個30度角的楔形斜面，其法向壓力的角度、大小均有改變，法向壓力P=2Pɑ。這樣30°楔形螺紋與傳統60度螺紋，二者的法向壓力之比≈12∶7，防松摩擦力相應地增加了。30°楔形螺紋的楔形面還可以消除普通螺紋受力不均勻、脫扣咬死等問題。顯然30

從圖可以看到二個箭頭所表示的力均為Pɑ,傳統的60度角螺紋的法向壓力P=1.15Pɑ；而30°楔形螺紋由於牙底有一個30度角的楔形斜面，其法向壓力的角度、大小均有改變，法向壓力P=2Pɑ。

這樣，30°楔形螺紋與傳統60度螺紋，二者的法向壓力之比≈12∶7，防松摩擦力相應地增加了。30°楔形螺紋的楔形面還可以消除普通螺紋受力不均勻、脫扣咬死等問題。

普通常規的60度V形螺紋，在其第一螺紋齧合面和第二螺紋齧合面承載了70-80%的負荷，而以後幾個齧合面承受的負荷很少。

這樣，普通螺紋緊固件在工作振動負荷條件下，就很容易克服螺紋接觸面上的鎖緊力而產生轉動,進而鬆脫。這就是普通螺紋緊固件鬆脫的原因所在。

由於普通螺紋緊固件主要受力僅僅是螺母的第一第二牙螺紋接觸處，其餘各牙基本上不受力，因此，當擰緊力矩較大時，應力集中在第一牙螺紋處，第一牙螺紋很容易產生彎曲和剪切變形，只有這樣，才使第二牙螺紋面承受應力併產生鎖緊力。

以此類推，承載負荷面，將受力依次一個個傳遞，相應造成螺紋依次的剪切和磨損，各牙的剪切和磨損破壞十分嚴重，導致螺母的螺紋強度大幅度下降，最終產生滑牙。

而30°楔形螺紋由於結構獨特，全部螺栓牙尖緊緊地頂在30度楔形斜面上，而且螺旋線上每牙承受的負載都比較均勻，同樣負荷能分散到每個面，每個點上，使螺紋上各處產生防松摩擦力相近，能夠有效抗擊橫向振動。

在緊固件正常工作中，螺紋每牙能均勻承受負載，不存在應力集中。因此， 就不會產生鬆脫或滑牙問題，疲勞強度也得到成倍的改善。

在實驗室實驗中，用容克式（JUNKERS）振動試驗機作了橫向負載振動試驗，30°楔形螺紋顯示出它具有非常優異的抗振動能力。

他們試驗了三種基本的螺母：一種是普通的標準螺母，一種是有效力矩鎖緊螺母和一種30°楔形螺帽。用同樣的標準螺栓、同樣的緊固負載力矩、同樣的振幅頻率和同樣的實驗室，同一臺試驗機上，控制二分鐘的試驗時間。

結果是：普通標準螺母幾乎立即全部鬆脫了，失去了全部鎖緊能力；有效力矩鎖緊螺母失去了70%的鎖緊能力；而30°楔形螺母在兩分鐘試驗期間仍保持了他們應有的自鎖能力。

●內螺紋結構對比圖

30°楔形螺紋技術優點

☉與標準外螺紋匹配

☉自鎖旋轉型特點

☉防松性能高

☉載荷分佈均勻

☉自定中心性能

☉提高螺栓使用壽命

☉可重複使用

由此可知， 30°楔形螺紋克服了造成普通標準螺紋鬆動的幾個根本原因，即橫向間隙及各牙受力極不均勻現象，從而使它有良好的防松。從設計上解決了螺紋的鬆動這一問題。

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關鍵字: 楔形 螺紋