談談螺母內的牙數

摘 要：本文通過對螺母螺紋連接時螺紋的受力情況進行分析，說明螺母內的第一牙螺紋承受最大載荷的1/3，到第八牙已不受載。提高螺母的高度只能延長被破壞的時間，而不能提高連接強度。最后提出螺栓連接時要將螺栓擰出螺母最少兩牙，以保證安全。

關鍵詞：螺母 “連接” 解決辦法

在機械設計基礎這門課程中提到，螺紋的作用有兩點：連接和傳遞運動。在給學生以及在社會等級工培訓時講到“連接”這一章節時，向同學提出這樣一個問題：“是否可以通過增加螺栓和螺母螺紋連接牙數來提高螺母和螺栓的連接強度呢？即是否螺母內的螺紋牙數越多越好呢？”大多數情況下，同學都不能回答。針對這一問題，下面與大家談談螺母內的牙數問題。

大家通過觀察可以看到標準螺距的螺母內的螺紋牙數一般都是五至八牙，小的少，大的多。為什么不能多一點呢？因為，無論螺母和螺栓的制造和裝配精度有多高，螺母與螺栓擰緊以后，螺栓所受的總拉力Q是通過與螺母的螺紋牙面相接觸來傳遞的。由于螺母和螺栓的剛度及變形性質不同，傳力時，其旋合各圈螺紋牙的受力是不均勻的。見圖1。

圖1 圖2

螺栓受拉力的作用伸長，螺栓桿自下而上由最大載荷遞減為零。作用力通過螺紋牙傳遞給螺母，螺母也自下而上，由最大載荷變為零。螺栓螺距增大，螺母螺距減小。這樣，螺距的變化差，通過各圈螺紋牙的變形來補償。這種變化差以旋合的第一圈處為最大，以后各圈逐漸減小。通過實驗可以證明：第一圈齒合的螺紋承受著總載荷的1/3。旋合圈數越多，載荷分布越不均勻，逐個減小。到第八圈以后的螺紋牙幾乎不受力。見圖2。

所以，螺母內的螺紋牙數一般為五至八牙。根據上述原理，認為螺母高度越高，可以通過增加螺母與螺栓的旋合圈數來提高螺栓的強度的觀點是錯誤的。因為第八圈以后，螺紋牙就不受力了，所以在超載時，第一牙被破壞后，第二牙變成第一牙，第九牙變成第八牙來承受載荷，以此類推。加高的螺母可以延長螺紋被破壞的時間而不能提高螺栓與螺母的連接強度。

下面就舉一實例來說明。見圖3。

圖3

在建筑工地上，灌注混凝土前需要將模板立成模型，模板之間需用雙頭螺栓拉緊固定，以抵抗澆注混凝土時混凝土對模板的脹力，模板脹開，術語叫脹模。有一次，在建筑工地上就出現了脹模現象。經現場勘驗，發現工地上買回的固定雙頭螺栓的螺母厚度比國家標注的螺母要薄，這樣，螺母內的螺紋牙數就比國家標準的要少兩牙，達不到螺栓連接強度。當混凝土澆筑時，混凝土對模板的膨脹力大于螺栓與螺母的連接強度時，模板就脹模了。

最后提出解決的辦法就是要么用兩個螺母，要么用一個國家標準厚度的螺母。導致出現這個現象的原因是制造商將螺母的厚度降低，可節省材料，從而達到價格低廉的目的。這樣報價低廉，使購買者誤認為價格便宜。所以，在購買螺母時，一定要注意螺母的厚度要達到國家標準的厚度，否則連接部分的連接強度就不夠，時間一長，就會出現連接破壞。如果使用兩個螺母，反而增加了成本。

在實際生活中，這樣的實例還有很多。如減速箱體的地腳固定螺栓，如果傳遞載荷增加了，發現地腳螺栓脫離了，說明過載了，而不是與螺栓相連的螺紋深度不夠等。

最后提醒一下，在實際使用時擰緊螺母與螺栓的過程中，螺栓的螺牙數一定要大于螺母的牙數，一定要將螺栓擰出螺母兩牙以上，以保證螺母內的所有螺紋牙承受載荷，防止發生脫牙的危險。

（作者單位：江蘇省鎮江技師學院）