[发明专利]一种球面组合防松垫圈

说明书

本发明公开了一种球面组合防松垫圈，包括蝶形结构的第一垫圈、第二垫圈，第二垫圈上表面和第一垫圈下表面分别设有啮合锯齿，第一垫圈的上表面和第二垫圈的下表面通过啮合锯齿相互交错啮合，啮合锯齿沿啮合面呈螺旋放射状分布，从而使第一垫圈和第二垫圈的受力薄弱点与拉应力集中点交错分布，受力薄弱点为第一垫圈啮合锯齿的齿顶/齿底与第二垫圈相应啮合锯齿的齿底/齿顶的啮合处，拉应力集中点沿第一垫圈、第二垫圈径向分布。本发明利用非径向分布的锯齿设计，使锯齿薄弱点与应力集中点错位，避免锯齿撕裂，从而提高结构的使用寿命。另外，第一垫圈、第二垫圈均为球面结构，相对于传统锥形垫圈，能够提供更大的轴向弹力。

技术领域

本发明涉及机械紧固领域，尤其涉及一种球面组合防松垫圈。

背景技术

防松垫圈通常包括锥形面的上垫圈和下垫圈，上垫圈的下表面和下垫圈的上表面通过啮合锯齿啮合，安装螺栓时，螺栓与支撑面挤压防松垫圈将其锥形面压平，防松垫圈产生的弹力补偿螺栓的预紧力，从而起到防松的作用。但是，由于锯齿的齿底为受力的薄弱点，而传统的防松垫圈中，啮合锯齿沿锥形面母线方向设置，使得上、下垫圈间的应力集中点与其受力薄弱点重合，旋拧过程中，容易在锯齿齿底出现撕裂，从而降低使用寿命，影响补偿性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种球面组合防松垫圈，该组合防松垫圈利用螺旋状的锯齿设计，使锯齿薄弱点与应力集中点错位，避免锯齿撕裂，从而提高结构的使用寿命，保证其补偿性能稳定可靠。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种球面组合防松垫圈，包括蝶形结构的第一垫圈、第二垫圈，第二垫圈上表面和第一垫圈下表面分别设有啮合锯齿，第一垫圈的上表面和第二垫圈的下表面通过啮合锯齿相互交错啮合，所述第一垫圈的上表面、第二垫圈的上表面均为凸球面，第一垫圈的下表面和第二垫圈的下表面均为凹球面；所述啮合锯齿沿啮合面呈螺旋放射状分布，从而使第一垫圈和第二垫圈的受力薄弱点与拉应力集中点交错分布，受力薄弱点为第一垫圈啮合锯齿的齿顶/齿底与第二垫圈相应啮合锯齿的齿底/齿顶的啮合处，拉应力集中点沿第一垫圈、第二垫圈径向分布。

使用本方案组合防松垫圈拧紧螺栓后，螺栓与支撑面挤压防松垫圈将其压平，防松垫圈产生的弹力能够补偿螺栓的预紧力，从而起到防松的作用。防松的同时，第二垫圈还会对第一垫圈产生沿垫圈径向分布的拉应力，但是由于啮合锯齿呈螺旋状分布，啮合锯齿的薄弱点也是螺旋状分布，薄弱点与应力集中点巧妙的错位，能够避免锯齿撕裂，从而提高结构的使用寿命，保证其补偿性能稳定可靠。

采用本方案球面结构的，防松垫圈在压平状态下，相对于传统锥形垫圈，能够提供更大的轴向弹力，补偿性能更为优秀，具有更广的使用范围。

作为本方案的一种优选方案，所述凸球面、凹球面均不超过所在球面的1/6。

作为本方案的一种优选方案，所述第一垫圈的上表面和第二垫圈的下表面分布设有防松锯齿，第一垫圈上表面通过防松锯齿与螺栓贴合，第二垫圈下表面通过防松锯齿与支撑面贴合，防松锯齿沿贴合面呈螺旋状分布。

作为本方案的一种优选方案，所述防松锯齿、啮合锯齿均为阶梯齿。

采用本方案阶梯齿结构的，拧紧过程中，第一垫圈和第二垫圈在啮合面上单向相对滑移，旋拧更省力方便。拧紧后，不会出现上圈与旋拧部件、下圈与支承部件之间的相对转动，而只在啮合面上相对转动。当螺栓在拧紧后松动时，需带动第一垫圈沿滑移面相对第二垫圈转动，此时，螺栓和支撑面会产生额外的轴向变形及相应的轴向内力，防止螺栓进一步松动。

作为本方案的一种替换方案，所述啮合锯齿还可以替换为折线型锯齿结构。

作为本方案的一种替换方案，所述啮合锯齿还可以替换为S型锯齿结构。

本发明的有益效果是：