永不鬆動的螺母：把圖紙給你，你都造不出來！

【機械cax360第348期】中國高鐵構建了世界最大規模的高鐵體系和技術平台，引領世界高鐵潮流。然而，高鐵上使用的螺母卻要進口，我們只能購買僅有45名員工日本小企業哈德洛克（Hard Lock）工業株式會社的永不松螺母。

不止中國，全世界包括英國、澳大利亞、美國等科技水平遙遙領先的國家都要向日本哈德洛克公司公司訂購小小的螺母，全世界只有這一家，可想而知，哈德洛克螺母的市場份額有多大，將一顆螺母做到了極致。

01 不鬆動原理

這種螺母是由Hard Lock創始人若林克彥自己設計研發的，第一個版本稱為「U螺母」，使用板簧卡住螺絲釘螺紋的方法，讓螺母保持牢固，不會鬆動。

但是第一代產品有些小問題，就是裝配在挖掘機和打樁機上的U螺母，因為震動太大而出現了鬆動的現象。若林克彥又設計了他的第二代產品，現在市面上都是第二代產品（即哈德洛克螺母）。

哈德洛克螺母防鬆動原理：首先這種螺母是成對配套使用的，分為凹狀螺母和凸狀螺母，安裝時注意順序，凸狀螺母在下方先裝，凹狀螺母在上方後裝。

凸狀螺母製造時採用的偏心加工，凹狀螺母是正常的中心圓形加工，當兩個凸凹螺母擰在一起，就像螺母中插入楔子一樣，從而實現了防鬆動的效果。

02 仿造者無一成功

Hard Lock螺母成功後，市面上出現大量Hard Lock螺母仿造品。公司創始人若林克彥卻在公司網站上發布了Hard Lock螺母的設計圖紙，並仔細講解了Hard Lock螺母的原理和製作過程。雖然模仿者很多，但成功者幾乎沒有，這就是技術的關鍵。

防松螺母標準輪輞型式（來源：hardlock官網）

原因在於發明這樣結構的螺母不難，難的是需要在使用中不斷地改進。從這家公司的設立到日本最大鐵路公司的全面使用，公司創始人用了近20年的時間。這20年中他們不斷的技術改進，才使HardLock螺母成了世界上唯一絕不鬆動的螺母。

哈德洛克公司在其官網上特別註明：本公司常年積累的獨特技術和訣竅，對不同尺寸和材質有不同的對應偏心量，這是Hard Lock螺母無法被模仿的關鍵所在。（寫到這裡想到前幾天寫的一篇文章，製造真空蒸鍍機的日本Canon Tokki公司，也僅僅300人卻壟斷市場）

Hard Lock螺母不僅在日本，甚至在全世界得到廣泛應用，Hard Lock螺母已被澳洲、英國、波蘭、中國、韓國的鐵路所採用，台灣新幹線自從採用Hard Lock螺母也保持運行以來無人身事故的紀錄。

除鐵路以外，日本的世界最長弔橋「明石海峽大橋」、世界最高的自立式電波塔「東京晴空塔」、美國的太空梭發射台、海洋鑽探機等國內外許多國家和地區，都採用了Hard Lock螺母。

03 其他防鬆動零件

除了Hard Lock螺母，我們再介紹三款防鬆動的零件。第一種是瑞典馬爾默公司設計開發的—洛帝牢 X 系列防松墊圈，利用一個獨特的多功能設計，以提供最高的安全性。

新的夾芯複合材料技術，結合洛帝牢楔形效果解決方案（阻止自發鬆動）和一個特別的彈性效果（用於彌補因為鬆弛造成的預緊力損失），可讓連接元件可抵擋住自發螺栓鬆動和鬆弛，大大給予了額外的安全感。

在鐵軌上或鐵軌附近，每當列車駛過就會引起抖動和振動。Nord-Lock X-系列防松墊圈將楔形制鎖原理及彈性效應相結合，可有效地防止沉降和鬆弛引起的鬆脫。

第二種是中國唐氏螺栓，它兼容兩種不同旋向的螺母，把右旋螺母的退松力直接轉變成左旋螺母的擰緊力，將兩個相對的力轉化為相助相融。

唐氏螺栓防松原理

唐氏螺紋緊固件在聯接時，使用兩隻不同旋向的螺母：工作支承面上的螺母稱為緊固螺母，非支承面上的螺母稱為鎖緊螺母。使用時先將緊固螺母預緊，然後再將鎖緊螺母預緊。

在振動、衝擊的情況下，緊固螺母會發生鬆動的趨勢，由於緊固螺母的松退方向是鎖緊螺母的擰緊方向，鎖緊螺母的擰緊恰恰阻止了緊固螺母的松退，導致緊固螺母無法鬆動。

第三種是深圳自緊王科技研發的自緊螺母，它僅需一個螺母和一個墊圈就輕鬆解決所有問題，在用材、工藝、精密度要求上全無顧忌，高中低螺絲螺母皆能生產。

中國自鎖螺母原理：利用螺母和墊片之間的螺旋面吻合結構，實現了自緊力理論的運用，並以特定的抬升角，完全達到防鬆脫的作用，使其只能擰緊不能鬆脫，而要鬆開螺母必須擰轉墊片才能實現。

中國自緊螺母因端面設計成多截螺旋面支撐結構，不僅增加了聯結副的穩定性，同時也徹底終止了螺母擰緊後應力大多集中在第一、二個齒牙上的傳統緊固件的缺失，從而使應力均勻分布，不但大大提升了螺母和螺桿的承載力，而且也降低了內外螺紋的損傷程度。

最後，真心希望中國能有更多人投入到機械製造的研發中，做出比國外更好的產品！

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