在麻省理工学院和戈达德飞行中心对防松（施必牢）螺纹的测试中得出：施必牢螺纹在抗振、抗轴扭转载荷以及连接疲劳和热极限值等方面优于标准紧固件。因此对于在抗振、抗轴扭转载荷以及连接疲劳和热极限值方面工作的工程师来说，传统的标准60度螺纹紧固方案有了很大的局限性。 这篇文章首先发表在2005.11.15上午8点的《工程师对话》 一、在汽车和医疗设备需要更先进的防松紧固件 紧固件经受汽车抗疲劳测试 汽车工程师在根据可靠性、授权、装配和成本节约等方面进行优化设计时，必须考虑的是保证零部件免受极端扭矩、晃动、振动和温度的带来的损害。 自锁紧固件解决医疗需求 医疗设备制造商也必须考虑他们的产品在晃动、振动等造成的螺纹松动，来增强可靠性并防止纠纷等的问题。 二、标准螺纹松动的原因： 标准的阴阳螺纹（60度）齿顶之间的缝隙是导致螺纹松动的根本原因。并且螺纹之间的啮合都是最初几扣螺纹啮合，存在表面接触压应力集中和疲劳的问题，尤其是在软金属材料上，由于标准螺纹受轴向载荷比较大，产生剪切破坏的可能性也比较大。同样的温度极限值也潜在地威胁着连接的可靠性。 三、传统涂胶防松存在很大的的局限性 涂胶防松会随着温度的上升逐渐地失去作用，尤其是在大量使用时，他们的使用需要大量的资金去购买和编制机器人起子的程序。而且，当需要重复使用的时候，在重复使用之前，螺纹组件清洗也耗费了大量的时间和劳动力。 四、施必牢螺纹解决了以上问题： 要解决这些设计问题，施必牢防松紧固件在麻省理工学院、戈达德空间飞行中心、劳伦斯Livemore国家实验室和英国宇宙空间，以及马克卡车和德纳等公司等检验测试研究中确认了其防松效果。 施必牢螺纹形式及放松原理：施必牢重新设计了标准60度螺纹形式，在螺纹的根部增加一个30度的楔形斜面，楔形斜面可以让螺栓相对内螺纹自由地旋进。在于标准螺栓配合时，螺栓的牙尖正好顶在30度的楔形斜面上。标准外螺纹的齿顶，紧紧地帖紧楔形斜面，沿着整个螺纹长度啮合，消除径向间隙，产生了一条连续螺旋接触线；这个连续接触线传递夹紧力更均匀，由于是所有螺纹的啮合，提高了抗振动松动，轴扭载荷，连接老化和温度的极限值的性能。 ⑴、戈纳德空间飞行中心测试：施必牢螺母在戈纳德空间飞行中心分别进行了动态和静态测试，在tinius奥尔森张力机上拧紧螺母，为螺栓加某一特定负载，在高振幅和正弦随机情况下，进行振动测试，检验受拉螺栓的张力和校准螺栓的张力载荷。 而静态性能测试是来检测螺母润滑和不润滑状态摩擦系数的稳定性能。 经初步振动测试，清楚地表明，施必牢螺母无一松动，符合航天飞机国家报告书中的要求。然后按航天飞机的要求，把振幅和时间增加到10倍强度10倍长时间进行进一步正弦和随机振动试验，施必牢螺母仍然没有松动。 ⑵、在英国航空航天公司的测试：在英国航空航天公司做的施必牢螺纹插件的振动测试证实了其抗振防松性能。 测试在unbrako紧固件振动机上进行，用M6 x 25毫米八级螺栓分别与与20个施必牢线材插件样品和标准（ 60公制螺纹）插件，即helicoil screwlock线材螺纹插件进行测试。 试验参数为频率13.6赫兹，夹紧力816Kg。施必牢钢插件在相同的试验参数下取得了一致的振动性能，他的平均预紧损失小于15 ％ ，而标准钢插件产生不规则的结果，丧失了从22 ％至95 ％预紧力不等。报告中说：“以上试验结果证明，在一个设定的实验条件下， 施必牢具有更大的防松能力”。试验振动中，施必牢插件的防松能力能力是勿庸置疑的。 在超过首个1000周期时，所有的20个 施必牢螺旋线测试结果始终在范围15 ％轴力损失之内，接下的5000个周期时只有1 ％的轴力损失。相比之下，helicoil标准螺纹插件，在1000个周期，轴力损失大概22 ％，震动到6000个周期时，损失为39 ％，然后预紧力损失非常迅速，有九成的损失在接着以后的500周期之内，因此，helicoil螺纹插件有95 ％的损失在6000周期之内。 ⑶、美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室做的有限元分析报告：分析了航天器节点支杆施必牢螺纹连接（10-32UNF）。 在分析轴向螺纹载荷分布，这样对比了每一扣施必牢螺纹的每一扣牙的载荷分布。报告中说：施必牢螺纹的优良机构以及更大的接触面，因为它能够适应在接触点处的螺纹微变形和塑性移动。 在大约预紧力为786Kg时，施必牢螺母的第一扣螺纹支承12.5 ％的总负荷，并且没有一扣螺纹承受的载荷低于8 ％的总负荷。报告接着比较了施必牢螺母和标准螺母的载荷情况。报告中说，首先，UNF螺母的前两扣牙，每一个承受21％的总载荷，最后三扣螺纹每一扣支撑4 ％或更低的总负荷。 很显然，在786kg的载荷情况下，标准螺纹的前几扣承受巨大的张力。施必牢螺纹在每扣的接触点处都具有较高的局部应力。因此，施必牢螺纹比标准螺纹沿螺纹方向上更均匀地分配载荷。 究其原因，是因为在施必牢螺纹上，螺纹受载集中在接触地尖点上，此处容易受压屈服。这些局部高压应力不引起强度问题，但此处的屈服却是施必牢螺纹的每一扣牙都均匀的承受载荷。 ⑷、关于一份麻省的技术机构对克莱斯勒汽车用的螺纹紧固件的震动阻尼和张力分配报告： 它对比了施必牢螺纹（对螺母）和标准60度螺纹形式，螺纹的载荷和应力分配，和抵抗螺母螺栓相互旋转的能力。两者都配用标准60度螺纹的螺栓；根据本报告，计算显示所有的螺栓张力在每扣牙上的分配施必牢螺纹比标准60度螺纹形式的好很多。施必牢螺母很标准螺母对比，如果张力相同，施必牢螺母抵抗螺母螺栓相对旋转的效果显著的高很多。 在此例中，施必牢螺纹的第一扣牙承担18％的张力，明显的低于标准60度螺纹34.1％的张力。 关于张力载荷方面，报告说：通过计算也可以得出施必牢螺纹张力载荷低于标准螺纹张力载荷。也就是说尽管载荷都是作用在螺栓的根部而不是平均分布于螺栓上。这种降低可以归属为更一致的载荷分配。也有些制造商在权衡这个问题。 ⑸、在提高可靠性和装配效率的设计测试中，德纳比较了施必牢防松螺母的自锁夹紧能力。 设计工程师达娜说：“在车辆最大负载进行了3000个以上的运转周期，对其进行冲击耐久性试验来研究扭转疲劳。 它相当于把汽车放在空挡和不加油门的情况下，首先正向，然后逆向，几千次”。一项功率机测试也仿真极限使用在各种转矩和速度的汽车寿命。metelues说，在这两项测试表明，施必牢自锁紧固件比传统的黏合剂防松好 15％至20 ％的夹紧力。螺栓用施必牢紧固件不会松，而且比传统的螺纹设计荷载分布较为均匀，其中最小螺纹屈服和变形，而楔形斜面有助于防止转矩和轴向负荷，由而造成螺栓松出。不像胶粘剂，其锁紧成效在较高温度下显著降低，设计的展品显着的抗高温能力。 施必牢的防松性能不完全受温度的变化影响，因为他们可以由材料的性能保证。 ⑹、马克卡车的设计工程师托德维尔纳发现了其在高温度柴油机的应用。 在柴油机的耐久性期间，紧固件暴露在温度高达700度的高温环境 ，这比正常运行温度要高很多。托德维尔纳说，在3000个小时的时间里，发动机然后每隔12分钟迅速冷却。在经每个250小时查验后， 施必牢紧固件在15000周期内没有损失扭矩，保持连接件完整，采用以后无一失效。 他们不仅自锁，而且也可以重复使用，应用时对螺栓和螺柱没有任何损伤。施必牢紧固件现已用于在整个专业卡车生产线每一个麦克涡轮增压器安装和高速卡车路线排气循环系统。 在把标准传统紧固件更换成标准紧固件时，需要在标准螺纹底孔上进行从新钻孔和攻丝。 孙强译 2007.12.20（完）

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