柱式平板硫化机螺纹防松设计新探

孟兆明，嵇丽霞，李 杰

（青岛科技大学机电工程学院，山东 青岛 266061）

柱式平板硫化机螺纹防松设计新探

Exploration of thread locking design of column flat vulcanizing machine

孟兆明，嵇丽霞，李 杰

（青岛科技大学机电工程学院，山东 青岛 266061）

针对立柱式平板硫化机立柱处连接螺母易松动、连接不可靠，经常会造成硫化机平板之间不平行，影响硫化产品质量的现象，提出了一种既能实现任意位置可靠防松，同时又具备良好可拆性能的螺纹连接方式。连接依据棘轮运动原理，在连接件螺母、垫片的结合面处设计了棘形沟槽，沟槽呈周向均布，轴向呈三角形锥体状，其组合能够保证螺纹正向旋转时连接件能相对运动从而实现连接，反向旋转时连接件能牢固自锁从而实现防松。拆卸时可通过机械翘起棘式垫片的边翼，解除垫片与被连接件的周向固定，实现可拆性要求。

平板硫化机；立柱；棘式螺母；棘式垫片；自锁性；可拆性

目前在橡塑机械行业，大量使用着立柱式平板硫化机（如图1所示），其立柱与上横梁间的螺纹连接如图2所示，由于平板硫化机在橡胶硫化工艺过程中工作载荷的变化，使得立柱与上横梁螺纹间容易产生相对运动，造成螺纹连接松动与失效，并且常常会使硫化机平板之间不平行，严重影响硫化产品质量。为此技术人员作了许多的努力，采取了诸如摩擦防松、机械防松、永久性防松［1］、特殊螺纹牙防松［2～3］等措施，但是这些防松措施经常防松不可靠，或者制造麻烦、成本高，或者不具备可拆性［4］，导致了应用效果不佳。在现行工程应用中，多数是采用的双螺母连接方式（如图2所示）。这种连接方式，要求螺母连接顺序严格，结构尺寸不紧凑，仍然存在着不妥。针对这类螺纹连接，通常要求防松可靠、结构紧凑、形状对称、具备可拆性等，为此本文针对这类问题提出了一种新的螺纹防松连接装置。

图1 立柱式平板硫化机结构示意图

图2 立柱式平板硫化机螺纹连接示意图

图3 棘式螺母结构示意图

图4 棘式垫片结构示意图

1 棘式螺母、棘式垫片的结构设计

依据棘轮机构运动原理［5］，将连接件螺母、垫片在其结合面处设计为断面呈棘形的三角形锥状，沟槽呈周向均布、轴向锥体状，沟槽相触吻合，构件正向运动时因斜面倾斜角小可相对运动实现连接， 反向运动时因斜面倾斜角大运动自锁实现防松，沟槽的均分份数、沟槽几何角度以及沟槽轴向锥度可依据载荷的大小、预紧力连续性要求等确定。同时依据可拆性要求，棘式垫片设计了边翼，通过机械翘起边翼实现可拆。垫片边翼的数量、尺寸可依据载荷大小、垫片材料及螺纹尺寸等确定。为了机械翘起边翼方便，也可以在螺母的侧面加工出与垫片边翼相吻合的凹槽。棘式螺母的结构如图3所示，棘式垫片的结构如图4所示。

棘式螺母、棘式垫片的结构设计参数如下确定：

（1）均布棘形沟槽的份数n可依据连接预紧力连续性强弱确定，n=15～25。

（2）正向倾角α应满足连接运动性能要求，α=3～5˚。

（3）反向倾角β应满足反向自锁可靠性能要求，β=80～88˚。

（4）沟槽锥角θ应满足两连接件的沟槽相触吻合要求，依据几何尺寸推得。

（5）沟槽接触面应满足挤压强度条件要求：σj≤［σj］。

（6）棘式垫片的边翼数量s根据垫片材料、螺纹尺寸等取2、3、4、6。

（7）棘式垫片的边翼应满足挤压强度条件要求：σj≤［σj］。

2 螺纹连接防松装置组合

参照图5螺纹连接防松组合装置示意图，连接防松组合使用顺序是首先将螺栓（或立柱）安置在被连接件1、2中，且螺栓与被连接件2凹槽吻合能周向相对固定，然后将棘式垫片正置、边翼放置在被连接件1的对应凹槽里，使棘式垫片与被连接件1周向相对固定，再将棘式螺母连接在螺栓上，实现正向运动能连接，反向运动能牢固自锁防松。拆卸时先将凹槽里的棘式垫片边翼机械翘起，解除棘式垫片与被连接件1的周向固定，从而实现可拆性要求。

图5 螺纹连接防松组合装置示意图

3 新型螺纹防松的有益效果

（1）正向能运动实现连接，反向运动能自锁实现防松。

（2）实现任意位置反向自锁，防松可靠。

（3）具备可拆性。

（4）棘式螺母、棘式垫片的棘形沟槽周向均布多，螺纹连接轴向预紧力连续性较强。

（5）棘形三角形沟槽径向呈圆锥状，针对不同的螺纹连接，棘式螺母、棘式垫片直径尺寸可以不同，但其三角形沟槽锥度、尺寸相同，配合具备互换性，故使用方便。

（6）结构紧凑、形状对称，平衡性能好。

（7）与同类防松螺纹相比较，安全可靠、稳定性高。

（8）可标准化、系列化，经济性好。

4 设计参考实例

参照图2所示，设计立柱式平板硫化机立柱用螺纹连接，螺母M20的工作载荷F=20 000（N），要求螺纹连接防松可靠，结构紧凑、外形对称、具备可拆性。

参照图3、图4所示，棘式螺母、棘式垫片主要结构参数值如下表1所示。

表1 棘式螺母、棘式垫片主要结构参数值

［1］ 张小亮. 机械设备中螺纹防松新方法［J］. 机械工程师，2003（7）.

［2］ 黄林海. 螺母防松装置：中国， 200420060773.0［P］. 2005-08-24.

［3］ 孙桓. 机械原理［M］. 7版. 北京：高等教育出版社，2006.5.

［4］ 马占兴，等. 橡胶机械设计［M］. 北京：化学工业出版社，1984.6.（XS-05）

帝斯曼将新建Akulon PA6生产厂

荷兰皇家帝斯曼集团宣布将在美国奥古斯塔新建一座聚合装置工厂。新建工厂将主要负责生产高粘性Akulon PA6，为软性食品包装行业提供薄膜生产原料。新建工厂坐落于奥古斯塔工业园区，与帝斯曼工程塑料原有聚合物生产工厂毗邻。后者主要为电子电气、汽车制造、消费日用品等领域提供中等粘性Akulon和Novamid两大品牌PA6产品。

燕丰供稿

TQ330.4+7

1009-797X（2015）02-0050-03

B

10.13520/j.cnki.rpte.2015.02.007

孟兆明（1957-），男，教授，硕士研究生导师，主要从事机械最优设计技术、高分子材料加工机械技术的教学、科研工作；获省部级科技进步二等奖、三等奖各二项，发表论文60余篇，SCI、EI收录多篇，编、著教材、手册4部。

2014-08-14