摘要：在机械中，螺栓是非常常见的，很多人都没注意这样一个小件，但就是这一个小件，在机械中发挥着非常重要的作用，有时候就是因为其使用不当，最终造成非常严重的后果。为了有效地解决螺丝的使用问题，现在新研发出了施必牢螺母，但是这种螺母并不适用于所有的螺丝连接中。文章重点对施必牢螺母的使用环境进行了探讨。

　　关键词：螺丝连接;施必牢螺母;使用环境;螺栓;机械损坏 文献标识码：A

　　中图分类号：TH131 文章编号：1009-2374(2015)05-0092-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0378

　　对于普通的螺丝而言，运用于经常受到剧烈振动的地方，就很容易发生脱落，从而导致机械损坏，但是施必牢螺母的出现有效地解决了这一问题。然而目前的施必牢螺母并不适用于所有地方，比如在一些柔性连接中，施必牢螺母就不能胜任。此外，运用施必牢螺母时，垫片的使用也要非常注意，如果垫片的质量不合格也会造成螺丝的松动，甚至脱落。

　　1 施必牢螺母的原理及垫片的使用

　　1.1 施必牢螺母的原理

　　螺丝的紧固性问题一直是困扰人们的一个问题，国外许多科学家也一直在针对这一问题进行研究，并进行了许多改造，但是一直都没有完全解决这一问题。其实造成这一问题的原因是螺丝本身的结构问题，普通螺丝的螺纹的剖面都是三角形的，这就使得螺丝在啮合后，各牙的受力极不均匀，从第一牙开始逐渐递减，其中第一、二两牙承受了多数的螺栓张力，其可以达到70%，甚至部分螺丝可以达到80%，所以前两牙极易损坏，从而使得螺丝松动。为了从根本上解决这一问题，施必牢螺母改变了这一结构，其在螺母的螺纹上加了一个楔形斜面，这样就会使螺纹的受力方向发生改变，使得螺纹的各牙受力非常均匀，从而解决了螺纹因局部受力过大而损坏这一问题，所以施必牢螺母从根本上解决了螺丝已松动这一问题。图1为施必牢螺母的结构及其与普通螺丝的受力对比。

　　图1 施必牢螺纹及与普通螺丝的受力对比

　　1.2 垫片的使用

　　在使用施必牢螺母时，一般情况下不使用垫片，如果必须使用垫片来调整间隙、长度等时，垫片的选择就非常重要，普通的平垫片或者平垫圈是绝对不能使用的，特别是受交变应力的、受冲击大的地方。对于普通的垫圈，其强度较低，当拧紧力过大就会导致垫圈变形，此外，即使垫片在拧紧过程中未发生变形，但是在使用过程中受到高强度的冲击以后也会发生变形。垫片的变形会直接导致螺牙横向压力减弱，施必牢螺母的防松效果就会直线下降，其对连接件的紧固作用甚至都不如普通的螺母，使其优势完全丧失了。由此看来，与施必牢螺母配合使用的垫片必须通过热处理(淬火)，从而提高其硬度，一般要保证垫片的硬度高于所连接的零件，这样就能保证垫片在正常情况下是不会变形的。下图2就是一些垫片使用不当的案例。

　　图2 垫片使用不当

　　2 施必牢螺母的优点及特点

　　2.1 优点

　　(1)首先就是其良好的抗震放松性，由于其特殊的结构使得其螺纹的受力均匀，即使受到较大的冲击也不会使其损坏，更不容易松动，所以说这是其最大的优点。但是在实际运用中，如果将普通垫片与施必牢螺母配合使用，这一优点就有可能完全丧失，甚至其效果还不如普通螺母，所以在使用施必牢螺母时必须与高强度垫圈配合使用;(2)正是由于上面提到的，施必牢螺母的螺纹受力均匀，所以其不易损坏，这样就可以有效地提高螺母以及螺栓的寿命。此外，由于其不易松动，这样就会使得机械不会因为连接松动，各部分之间发生碰撞甚至脱落而造成机械损坏，这样就可以有效减少机械维修和不必要的损失。这是因为其具有这一优点，从而弥补了施必牢螺母成本高的问题。施必牢螺母的价格虽然高于普通螺母，但是其寿命长、效果好，这样就可以有效地减少维修以及更换，所以其经济型也相对比较好;(3)由于其材质以及结构较好，所以其不易变形甚至损坏，因而一般情况下，在其完成它本来的使命后，仍然还可以继续被使用，有效地节约了资源;(4)由于其材质相对较好，所以施必牢螺母不会受环境的影响而变形，特别是其受温度的影响很小，所以其使用的范围非常广;(5)施必牢螺母是一种自由旋转型螺母，所以在安装过程中非常轻松，只有在最后拧紧时才需要施加一个较大的力矩，因此施必牢螺母是一种方便装、卸的螺母。

　　2.2 特点

　　(1)其对使用环境有一定要求，施必牢螺母只适用于刚性连接，而不适合柔性连接，比如一些连接件之间需要使用橡胶垫片进行密封，对于这种结构就不能使用施必牢螺母，只能使用普通的螺母;(2)施必牢螺母由于其螺纹不像普通螺纹那样，其螺纹存在一个楔形斜面，所以在使用过程中要注意其方向，如果反装的话就会出现螺丝装载不紧等问题。施必牢螺母在设计过程中就注意了这个问题，为了区分方向，其外形就做了特殊设计，有别于普通螺母。

　　3 施必牢螺母的种类及其应用环境

　　3.1 施必牢六角法兰防松螺母

　　施必牢六角法兰防松螺母的结构如图3所示，只要是在螺母的装配端加了一个固定的法兰盘，其目的是为了代替普通垫片，增加螺丝的稳定性和抗震性，同时还可以区别其方向。该型螺母的尺寸以及外形与国标法兰螺母完全相同，所以一般用于代替普通的国标法兰

　　螺母。

　　3.2 施必牢六角凸缘防松螺母

　　施必牢凸缘螺母的外形如图3所示，该螺母的专向性较强，主要是针对GB6170型螺母客户所特别研发的，其同样拥有法兰盘，无论是在辨识其方向，还是在空间占用方面都有较大的优势。更重要的是，相对于GB6170型螺母具有更好的抗震性能。

　　3.3 施必牢六角自锁防脱螺母

　　该型螺母的外形如图3所示，其主要改变不仅在于其螺纹的改变，更重要的是，其增加了防脱落功能，也就是说即使螺母因为剧烈震动而松动，也不会完全脱落，这样就不至于与连接件相互脱离，造成更大的损失，在安全性方面也有较大的提升。

　　3.4 施必牢盖型防松螺母

　　该型螺母的外形如图3所示，其相对于普通螺母的外形而言，主要在螺母的外端加了一个球型的盖。这种螺母一般运用于两种环境中，一种是螺母裸露在外面，其容易触碰，这样不仅可以改变面漆的美观性，同时也会有效地避免误碰螺栓杆造成伤害。另外一种就是，潮湿环境，比如船舶机械、港口机械，这些机械长期处于潮湿环境中，很容易生锈，导致螺栓损坏。如果采用这种螺母，就使得螺栓杆不会长期暴露于潮湿的空气中，也就不易生锈损坏。

　　图3 施必牢螺母的常见种类

　　施必牢螺母除以上介绍的几种常见的螺母以外，还有许多其他种类的螺母，比如施必牢焊接防松螺母、施必牢压铆防松螺母、施必牢车轮防松螺母等，这些螺母相对于普通的螺母，都有较大的优势。

　　4 结语

　　螺栓是生活中非常常见的一个小件，主要是垫片的使用非常不规范，常常因为这样一个问题而导致较严重的后果，所以这一问题应该被重视。施必牢螺母是一种新型的螺母，其出现解决了长期困扰科学家的螺母易松动问题，其法兰螺母也有效地减少了垫片的使用，使用这种螺母可以减少许多的损失。

　　参考文献

　　[1] 上海底特精密紧固件有限公司.美国施必牢独资公司有关技术资料[S].

　　[2] 李贵轩，李建辉.螺纹联结的松动分析与预防措施

　　[J].煤矿机械，2003，24(10).

　　[3] 卜炎.螺纹联结设计与计算[M].北京：高等教育出版社，1995.

　　作者简介：陈跃华(1984-)，男，广西桂平人，东风柳州汽车有限公司助理工程师，研究方向：商用车产品市场品质提升。