30°楔形螺紋技術的防松原理

各種機器及部件在連接裝配中離不開緊固件。緊固件給機械工業帶來了方便，但是，它有一個不可避免的弱點，在劇烈震動中會自行鬆脫，請關注微機械公社圈致使部件或設備在運轉中損壞甚至釀成重大事故。

為什麼30°楔形螺紋能有效地解決鬆動問題呢？這是因為它的獨特的結構。在30°楔形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。顯然30°楔形螺紋法向壓力遠遠大於扣緊壓力，因此,所產生的防松摩擦力也就必然大大增加了。（見圖）

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。

30°楔形螺紋防松技術專利權已經失效！

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。在密西根大學做出的研究表明，30°楔形螺紋第一個承受載面承受17% 的負荷，而**一個承載面也承受12.5%的承載負荷。這樣在緊固件正常工作中，螺紋每牙就能均勻承受負載，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（見圖4）。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。

專利權時效

松螺紋技術源於美國軍方早期使用的30°楔形螺紋防松技術，該變牙型螺紋技術發明於1977年，發明人為美國霍姆斯·霍勒斯技術專利名稱為“楔形斜面防松技術”並申請了專利。專利號分別為:US4023914，專利保護期1977.5.17—1994.5.17；US4171012，專利保護期1977.11.15—1994.11.15；經專利檢索，上述專利已於1994年12月開始失效。

20世紀80年代, 30 °螺紋技術在美國被美國軍方所採用，並列入美國軍標（MIL-N-85353-1;1981）在航天發動機上進行使用。美軍標解密後，以及該技術1994年專利失效後，被列入美國航天協會標準，編號為：NAS M85353-1：1999。

30°楔形螺紋防松技術專利權已經失效！