螺纹连接的抗振动及防松设计原理研究(下）
（二）施必牢螺纹
施必牢(Spiralock DTF螺纹)是一种拥有独特螺纹结构设计的自锁型螺纹技术(一种内螺纹）。80年初由美国施必牢公司发明，很好的解决了螺纹连接在交变载荷及高温差下的易松动问题，并可避免螺栓张力在据烈振动时逐渐衰减的问题；
它具有卓越的抗横向振动的能力，从而从根本上解决螺纹松脱的问题。现在，施必牢技术已被写进机械设计手册，成为高可靠螺纹技术的代名词。
施必牢的螺纹形状是在它的牙根上有一种独特的30度楔形斜面，这种斜面是用特别的施必牢工具制作完成的。当装配施必牢螺母时，外螺纹的牙顶就紧紧地顶在施必牢螺纹30度的楔形斜面上，这样，就可以防止相对于母螺纹产生的任何螺纹的横向移动；同时由于配合面为楔形斜面（锥形螺旋面），使得旋合区各螺纹的受力极为均匀。
施必牢的螺纹形状是在它的牙根上有一种独特的30度楔形斜面，这种斜面是用特别的施必牢工具制作完成的。当装配施必牢螺母时，外螺纹的牙顶就紧紧地顶在施必牢螺纹30度的楔形斜面上，这样，就可以防止相对于母螺纹产生的任何螺纹的横向移动；同时由于配合面为楔形斜面（锥形螺旋面），使得旋合区各螺纹的受力极为均匀。
由此可知，施必牢螺纹克服了造成普通标准螺纹松动的两个根本原因，即横向间隙及各牙受力极不均匀现象的存在，从而使它有良好的防松性能，从设计上解决了螺纹的松动这一问题。
光弹试验研究对比
施必牢螺纹特点：
1．与标准外螺纹匹配 ：外螺纹（如螺栓、螺钉）无需变化，符合国标即可
2．可靠的防松性能：在剧烈振动及高温差下不会松动
3. 可重复使用：锁紧效果不受影响，K系数变化小
4．自由旋转型：直到拧紧时才需施力，方便装、卸，可提高安装效率，降低成本
5．自动对中功能：对避免螺纹的偏载及对螺栓六角头部因垂直度不好或与接触面的平行度不好而造成的连接松动或六角头处容易发生的疲劳断裂有所缓解;
6．延长疲劳寿命：螺栓、螺钉/螺柱的断裂（失效）因素主要有四个，即疲劳、过载、腐蚀及氢脆，其中疲劳断裂（失效）据估计达到了总比例的85%; 由于施必牢啮合牙受力均匀，有自对中功能，除不易滑牙，可提高螺栓/螺钉的疲劳寿命3倍。
7． 设计理念的变化 由于啮合牙受力均匀，降低了应力，在需要减薄螺母厚度的地方设计师得以减薄，一般情况下也不需要加厚螺母。
8．无需辅助锁紧元件：如弹簧垫圈、止动垫片、或粘结剂等；
9． 耐高温：可承受温度剧烈变化的影响，应用环境范围比较广泛；
10．尺寸规格不受限制：目前的规格有 M0.3—M90，可根据需要制造；
11．更一致的力矩/张力关系 K系数的一致性
12．对克服软质材料螺纹孔损坏有明显改善；
13．断裂螺钉的退出：当螺钉或螺柱断在施必牢螺纹孔内时，只要轻轻敲打断在螺纹孔内的螺杆，然后就可轻松的将断在孔内的螺杆旋出。
（三）唐氏螺纹
唐氏螺纹是唐宗才发明的一种不同于国标定义的新型螺纹， 如下图所示，
唐氏螺纹是由左旋和右旋两种螺旋线复合在同一段螺纹段上。唐氏螺纹既有左旋螺 纹的特点又有右旋螺纹的特点，它既可以和左旋螺纹配合又可以和右旋螺纹配合。
唐氏螺纹可以利用螺纹自身特点解决防松问题 。在联接时，须使用两只不同旋向的螺母：工件支承面上的螺母称为紧固螺母，非支承面上的螺母称为锁紧螺母，紧固螺母和锁紧螺母是两种不同旋向的螺母，使用时先将紧固螺母预紧，然后再将锁紧螺母预紧(如下图)
在振动、冲击的情况下，紧固螺母存在松动的趋势，但是，由于紧固螺母的松退方向是锁紧螺母的拧紧方向，锁紧螺母的拧紧恰恰阻止了紧固螺母的松退，使得紧固螺母无法松脱 。
唐氏螺纹是非完整螺纹，也是一种变截面螺纹。这种非完整螺纹沿轴向的截面积是由大 到小或由小到大变化的，它的截面最大直径处和普通单旋向螺纹的大径是相同的，但在螺母旋合时它与螺母的接触面积大大减少，因而这种螺纹的强度是人们所担心的问题。机械工业 部紧固件产品质量检测中心 ( 上海 ) 对唐氏螺纹做了一次拉伸强度对比试验 ， 结果 出乎意料。试验结果表明，这种非完整的变截面螺纹有较好的强度。
下面是机械工业部紧固件产品质量检测中心对 M 2 0 单头螺柱的拉力试验数据 ：
从上表可以算出，唐氏螺纹的平均受力是普通螺纹的95.4％。由此可见，内螺纹和外螺纹之间的接触面积减少，但强度未必相应减少。说明这种非完整螺纹各螺纹之间有较好的均载性能，在取代普通螺杆时并不需要增大规格。
（四）抗振抱夹结构总成
对于管路系统中震动和冲击的恶劣工况，例如在靠近压缩机附近的没有支撑的管线上安装阀门或接头，锥螺纹连接形式配合抗振抱夹结构总成一起提供。抗振抱夹结构总成完全可以与标准的高压接头互换，并提供等效的抗压能力。
在标准的连接系统中，因为过度振动或移动对管子的螺纹部分产生的弯曲应力，可能造成螺纹后部的管子过早疲劳失效。通过移动集中应力至管子的非螺纹部分，以及采用一个楔形扣紧结构，抗振抱夹结构总成增强了整体结构。
随着集中应力的减少，整体应力水平保持在材料极限应力之下，螺纹的几乎拥有无限的振动疲劳寿命。
与高压连接接头特点一样，具有锥螺纹连接的抗振抱夹结构总成，比其他抗振连接接头更简单和经济。在该系列中，压盖螺母旋合到合适的螺纹位置后，开槽夹头夹紧螺纹区域后部某一部分管子。这样的设计，在夹头和相对应的压紧螺母的锥角之间的产生了细微差异。当螺母拧紧的时，促使夹头底部的锥形楔子扣紧管子，同时让卡环和管子总成与阀座产生线接触密封。
总结：
结合目前国内外新型螺纹形式，凹凸双螺母结构、施必牢螺纹、唐氏螺纹、抗振抱夹结构总成四中结构的各自特点，针对于高压含冲击振动工况，经测试抗振抱夹结构总成能完全适应该工况且还富有余量。
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