非金属嵌件法兰锁紧螺母的研究应用

非金属嵌件法兰锁紧螺母的研究应用

尤宁

珠海格力电器智能制造有限公司  广东珠海 519000

摘要：非金属嵌件法兰锁紧螺母是一种广泛应用于机械、化工、石油等领域的紧固件。其独特的设计和优良的性能，使其在各种严苛的工作环境下，都能保持稳定的紧固效果。本文将对非金属嵌件法兰锁紧螺母的引入尼龙锁紧螺母项目进行介绍、对性能验证、效率对比分析、特点、应用以及发展趋势进行详细阐述。

关键词：尼龙锁紧螺母；簧垫圈；性能；验证

一、引言

目前在空调外机生产时，用传统的弹簧垫圈固定风叶工序繁琐，需要装风叶、装垫片、装弹簧垫圈、打胶、紧固螺母五个工步，具有减少工步、工时的空间，而且装配过程中时常有漏打螺钉紧固胶、漏装垫圈的情况发生，从而导致产品质量的可靠性降低，可以采用新型的锁紧螺母代替传统的弹簧垫圈以改善工艺，降低劳动强度且保证产品质量。

二、引入尼龙锁紧螺母项目介绍

通过对现状的调查分析以及明确了需要改进的地方，于是寻找到了一种新型螺母叫做尼龙锁紧螺母，这种螺母是在金属螺母的内部嵌有尼龙圈，在紧固的过程中由于螺栓上的螺纹挤压使得尼龙圈上形成与螺栓螺纹过盈配合的螺纹，因此尼龙材料与螺栓螺纹形成又大又稳定的摩擦阻力，从而达到可靠的锁紧效果。下分别为尼龙螺母和现用的普通螺母介绍。

                             表1尼龙螺母和普通螺母介绍

   开始考虑的尼龙锁紧螺母是如下左图1所示，这种螺母在替代原有的紧固方式（如下右图2）的时候可取消弹簧垫片和螺钉紧固胶，具有非常好的紧固效果，后面将讲述相关性能的实验验证，为方便区分后续称这种螺母为A型尼龙锁紧螺母。

图1  A型尼龙锁                     图2 现有紧固方式

在经过大量的性能验证之后，对此种A型尼龙紧螺母（公司内编码：70310162）进行批量使用试装，由于这种螺母正反面基本都一样，员工在忙碌的生产操作过程中会可能使用蛮力将螺母装反，而装反后的尼龙锁紧螺母将不会再起到锁紧的效果，因此需要对这种A型尼龙锁紧螺母进行防错措施。因此找到另外一种尼龙锁紧螺母，这种螺母全称为非金属嵌件法兰锁紧螺母，这种螺母就简称为B螺母（非金属嵌件法兰锁紧螺母）。具体如下图所示，螺母与平垫片做成一体化，这样既可以非常有效的防错，又可以将A型尼龙锁紧螺母装配过程中需要的平垫片取消以达到降低劳动强度的效果。

图3非金属嵌件法兰锁紧螺母结构图          图4 非金属嵌件法兰锁紧螺母实物图

三、尼龙锁紧螺母的性能验证

1、A型尼龙锁紧螺母的相关性能验证

（1）紧固件振动对比实验：

是对A型尼龙锁紧螺母）+平垫片、A型尼龙锁紧螺母+平垫片+打胶、M6螺母+平垫片+弹簧垫圈、M6螺母+平垫片+弹簧垫圈+打胶四种紧固方式进行紧固件的振动对比实验，实验结论：A型尼龙锁紧螺母+平垫片的紧固性能比传统的弹簧垫圈方式要好的多。

表2A型尼龙锁紧螺母的性能验证

（2）进行试装机长期运转实验

这个实验要首先设计制作一个模拟空调开关的控制工装，此工装可以控制电机运行10分钟-停止1分钟-运行10分钟….反复循环进行，这个工装在电气组的帮助下制作完成，后领取物料制作试验机，试验机使用A型尼龙锁紧螺母+平垫片进行紧固，一台A型尼龙锁紧螺母一次打入，一台A型尼龙锁紧螺母反复拆装三次后打入。后续送质控实验室进行长期运转。实验过程分别是185V、220V、242V的电压下运行一个周，反复循环。目的是模拟现时状况下电压的不确定变化导致电压的高低变化。目前实验已经完成，实验结果是2台实验机的结果都是合格。

表3 试装机长期运转实验

（3）A型尼龙锁紧螺母不同拆装次数的振动对比实验

将A型尼龙锁紧螺母分别进行3、6、9、12次的反复拆装，然后制作成A型尼龙锁紧螺母+平垫片的紧固件进行振动对比实验，目的是验证A型尼龙锁紧螺母是否能在一定次数的反复拆装后还有很好的紧固性能。

得出结论：A型尼龙锁紧螺母在经过了多次拆装之后没有出现明显的紧固性能下降的现象，依然具有比传统弹簧垫圈紧固方式更好的防松紧固效果。

（4）高温老化后的A型尼龙锁紧螺母振动对比实验

将A型尼龙锁紧螺母放入80摄氏度的高温箱中分别进行3、6、9、12小时的高温老化，然后将A型尼龙锁紧螺母+平垫片进行紧固件的振动对比试验。

实验结论：A型尼龙锁紧螺母在经过了高温老化之后没有出现明显的紧固性能下降的现象，依然具有比传统弹簧垫圈紧固方式更好的防松紧固效果。

（5）低温处理和冷热冲击前后的A型尼龙锁紧螺母振动对比实验

对A型尼龙锁紧螺母分别进行-30度、-40度、-45度、100度的6、9、12、15小时的处理；对A型尼龙锁紧螺母进行-40度1小时和80度1小时循环处理12次，然后进行振动对比实验。

得出实验结论：

A、A型尼龙锁紧螺母在低温处理时间相同的情况下随着温度的降低振松时间略显缩短的趋势，但依然比传统的弹垫固定方式的1小时左右要长；

B、经过100度高温后，A型尼龙锁紧螺母振松时间缩短，但依然比传统的弹垫固定方式要1小时左右长；

C、经过零下40度、零上80度各一小时循环12次处理之后，A型尼龙锁紧螺母的振松时间为5小时左右，依然具有很好的防松紧固效果。

（6）A型尼龙锁紧螺母试装机长途运输实验

使用A型尼龙锁紧螺母进行48台的试制，试装合格。然后安排运重庆子公司，由重庆工艺部协助进行拆机检查，检查结果没有出现A型尼龙锁紧螺母松动的现象，长途运输实验合格。

表4 拆机检验报告

（7）1000台批量试装

进行了1000台批量试装，试装结果为合格，且员工反映使用A型尼龙锁紧螺母可以有效的降低劳动强度、提高效率。

（8）进行首款适用机型的明细更改验证

在前期1000台试装的基础上，针对一款分体外机进行了首款机型的明细更改验证，在更改后已完成生产近2万台，暂无质控部和分厂反馈的质量问题，生产过程中提高了生产效率，分厂方面请求加快适用机型的更改工作。

2、B螺母（非金属嵌件法兰锁紧螺母）的性能验证

由于A型尼龙锁紧螺母具有反装的风险，且反装之后A型尼龙锁紧螺母将失去锁紧的效果，因此需要进行防错处理，因为A型尼龙锁紧螺母在装配过程中需要一个平垫片来增加接触面积，因此可以将此处垫片置于螺母上进行一体化，且两者的材质都是完全一样的，而且这种B螺母（非金属嵌件法兰锁紧螺母）是属于国标件。

在结构上分析平垫片置于螺母上更能够保证螺母与垫片之间不会打滑或者应力上的变化，因此B螺母（非金属嵌件法兰锁紧螺母）的紧固性能会比普通的尼龙锁紧螺母的效果要好，故以上的实验同样可以表明这种B螺母（非金属嵌件法兰锁紧螺母）的紧固性能。

（1）B螺母（非金属嵌件法兰锁紧螺母）的振动性能对比实验

 对B螺母（非金属嵌件法兰锁紧螺母）、M6螺母+平垫片+弹簧垫圈+打胶两种紧固方式进行紧固件的振动对比实验。实验报告如下面的附件。

实验结论：B螺母（非金属嵌件法兰锁紧螺母）紧固性能比传统的弹簧垫圈方式要好的很多。

（2）B螺母（非金属嵌件法兰锁紧螺母）的型式实验

由筛选随机在库存中抽取尼龙锁紧螺母进行外观、材料、尺寸、盐雾试验、镀层厚度、机械性能、标志、包装、有害物质含量、包装合理性、对比和审查等检验，全部检验合格。

（3）B螺母（非金属嵌件法兰锁紧螺母）的1000台批量试装验证

对于B螺母（非金属嵌件法兰锁紧螺母）在完成相关的性能验证之后，安排了1000台的试装，试装结果合格。

（4）B螺母（非金属嵌件法兰锁紧螺母）的5000台批量试装验证

在完成了B螺母（非金属嵌件法兰锁紧螺母）的1000台试装之后，为更好的验证装配效果，又安排了5000台的批量试装。试装结果合格。

     综上，经过以上的验证，B螺母（非金属嵌件法兰锁紧螺母）的紧固方式比现用的普通螺母加弹簧垫片的方式具有好很多的紧固性能，能够满足公司在风叶固定上的性能要求。

四、效率对比分析

表5效率对比表

采用B螺母（非金属嵌件法兰锁紧螺母）可以取消装垫圈、装弹垫、打胶三个工步，大大降低了劳动强度，提高了劳动效率，单一岗位效率提升为52%。

三、非金属嵌件法兰锁紧螺母的应用

由于其优良的性能，非金属嵌件法兰锁紧螺母被广泛应用于各种领域。在空调制冷行业，由于其耐腐蚀、耐磨损的特性，常被用于轴流风叶与风机固定；在电力行业，由于其高强度和良好的弹性和恢复性，常被用于固定电线杆和变压器；在机械制造行业，由于其低摩擦系数和稳定的锁紧效果，常被用于固定各种零部件。

五、总结

1、B螺母（非金属嵌件法兰锁紧螺母）具有比现用普通螺母紧固方式更好的紧固防松性能。

2、B螺母（非金属嵌件法兰锁紧螺母）是螺母与垫片的一体化结构，反向无法装入风批之中，可以起到绝对的防错。

3、使用B螺母（非金属嵌件法兰锁紧螺母）可以取消装平垫片、装弹簧垫片、涂螺钉紧固胶的工步，大大提高的效率，单一岗位提高生产效率为52%。

4、由于不需要装垫片、弹垫、涂螺钉紧固胶，从而杜绝了漏装垫圈、漏打紧固胶等质量问题，对于保证质量的可靠性具有非常好的作用。

综上所述，B螺母（非金属嵌件法兰锁紧螺母）具有非常好的推广价值，生产制造过程中考虑推广M6的。非金属嵌件法兰锁紧螺母作为一种重要的紧固件，在未来仍将发挥重要作用。随着科技的进步和工业的发展，对非金属嵌件法兰锁紧螺母的研究和应用将更加深入和广泛。我们应该积极探索新的技术和材料，以推动非金属嵌件法兰锁紧螺母的发展，满足工业生产的需要。

参考文献：

[1]屠星星,徐勇杰,朱昆.螺旋桨液压螺母应力分析[J].船舶与海洋工程,2018,34(02):49-52+78.

[2]庄先锋.船舶螺旋桨无键安装压入计算与装配工艺[J].广东造船,2017,36(03):62-65.

[3]张熊富.一种液压螺母安装工法的应用[J].电子制作,2015(11):219.

[4]朱浩祎.双螺母防松联接螺母合理使用分析.科技创新与应用，2015，35。

[5]金明.一种预警螺栓工作异常的装置.中国，CN110400447A[P]，2019-11-01。

[6]赵立场，汤丰宇.一种新型预警螺母.中国，CN212135590U[P]，2020-12-11。