带点螺母、防松结构、防松螺纹副及其提效方法与流程

1.本发明涉及防松紧固件领域，尤其涉及带点螺母、防松结构、防松螺纹副及其提效方法。


背景技术：

2.现有双螺母摩擦防松，是两个相同旋向的螺母对顶在同一个螺栓的外丝上，对拧一下，使两个螺母之间产生对顶力，使底下的主螺母和弹簧垫产生摩擦，又和上面的辅螺母产生摩擦，双摩擦达到预紧的效果，但在剧烈振动后，这种平行螺纹双螺母防松结构，仍会很快出现松动现象。
3.为此，现有技术cn204493402u提供了一种防松螺母结构，包括平螺母和斜螺母。斜螺母的一个端面为斜面，该斜面与斜螺母的螺孔轴线的垂直线之间形成夹角，所述平螺母与所述斜螺母先后安装在螺栓上，两螺母的配合接触面包括该斜面，依次拧紧。斜面与螺栓轴线不垂直，上部对螺栓产生一定弯矩，此弯矩加强防松效果。该案存在以下缺点：1、由于主螺母与辅螺母，一个是平螺母，另一个是斜螺母，两者在同一螺栓上预紧后，相接触的平面和斜面全面接触，避免不了的会出现螺栓的螺杆在全面接触面处向一侧弯曲；2、由于螺栓弯了，只能一次性使用，不能重复使用；3、由于螺栓在两螺母之间被拧紧螺纹变形折弯，所以折弯处向下的螺母无法拆卸，此螺母也只能使用一次；4、由于斜面螺母用模具或切割手段而得的斜面加工复杂，且浪费材料，所以成本高；5、由于螺栓的螺杆弯曲，所以其屈服强度及抗拉强度将大幅度下降，会在剧烈的振动时，从螺杆的弯曲处屈服断裂；6、由于平螺母和斜螺母各自的轴都分别与它们所预紧的该段的螺栓轴为同轴，即平螺母与斜螺母的每个螺纹牙都分别与所拧的该段的螺栓的螺纹牙面互为平行的，且螺纹牙的一面接触、拉伸，螺母的轴线与螺栓的轴线为同轴线，当螺母在螺杆振动并处于自由活动时，螺母易在螺杆的外丝上无摩擦力地振动、退转、松动。
4.本人的现有技术cn217582823u，公开了一种螺母、其防松螺母结构及防松螺纹副，所述螺母特征在于：普通螺母、或防松螺母一端的圆环平面上设有固定的凸点，所述凸点与所述普通螺母、或防松螺母为同质的、固定为一体的。由于凸点与普通螺母或防松螺母为同质的，两者的硬度及耐磨性是一样的，因此，并不能提升带点螺母所带凸点的硬度和耐磨性，在实际应用和横向振动测试经振动测试后，该凸点往往很快被磨平，而容易使防松结构及防松螺纹副松动，在实测过程中出现横向振动曲线迅速下降。特别是304材质的不锈钢的同质带点螺母的凸点，测试后，几乎磨平而松动。
5.另外，带点螺母在横向振动测试过程中，主螺母通常预紧到某一值的力，辅螺母通常预紧到某一值时，人们并不清楚如何提升带点螺母、防松结构、防松螺纹副的防松效果的具体预紧方法。


技术实现要素：

6.为克服以上现有技术的缺点，本案旨在提供一种既节约成本，又能提升防松效果
的螺母、防松结构、其防松螺纹副结构和方法。
7.本案所述的带点螺母，包括普通螺母、或防松螺母，周边为六角形的，或正方形的，中心有圆孔，圆孔的内侧有螺纹，螺孔轴与螺栓轴同轴，所述螺母两端的圆环平面与所述螺孔轴垂直，
8.所述普通螺母、或所述防松螺母一端的所述圆环平面上设有固定的凸点；
9.所述凸点与所述普通螺母、或防松螺母本体为固定为一体的，其特征在于：所述一或两个不对称分布的在螺母本体一端的圆环平面上凸点与所述普通螺母、或防松螺母的螺母本体为不同材质的组合；或两个不对称分布的所述凸点与所述螺母本体为同材质的组合。
10.进一步地，所述凸点的高度至少为所述普通螺母、或所述防松螺母螺孔内螺纹牙距的1/10～1倍；所述凸点的底面积的径向长度不低于内螺纹的牙距的1/4倍。
11.进一步地，所述凸点的与其高度垂直的横截面为任意形状的。
12.进一步地，所述凸点的与其高度垂直的横截面为扇形的、或圆形的、或椭圆形的、或矩形的、或梯形的、或三角形的、或棱形的任一形状的。
13.进一步地，所述凸点与所述圆环平面之间的固定连接，或为与普通螺母、或为与防松螺母一体的模具冷镦而成的；或焊接为一体的；或用胶粘接为一体的；或在螺母一端的圆环平面上钻孔、通过内丝扣与小螺钉组装为一体的。
14.进一步地，所述普通螺母为一种固定工具，其中心有孔，孔的内侧有螺纹，周围为相互对称的正六角边，或方角边，通过圆孔的内侧的螺纹，与同规格螺栓的外螺纹螺旋连接在一起，在螺栓头与普通螺母之间螺旋紧固被紧固件甲和被紧固件乙，两端设有相互平行的、且与螺孔轴垂直的圆环平面。
15.进一步地，所述防松螺母，包括螺母本体和环形弹性锁紧片，所述环形弹性锁紧片设置在螺母本体上端、且与螺母本体为一体式结构，所述的环形弹性锁紧片向螺母本体有螺纹内侧弯折，并与螺母本体形成一个环形沟道；所述的环形弹性锁紧片内径小于螺母本体内螺纹部分内径，或者所述的环形弹性锁紧片与螺母本体内螺纹部分有轻微的轴向或径向的错位。
16.进一步地，所述普通螺母的螺孔的内螺纹上设有涂层，涂层上涂有橡胶、或不干胶状物质，用于增大螺母与螺栓的摩擦力。
17.本案所述带点螺母，如与现有防松螺母配合使用，防松效果更好，主要由本案所述带点螺母防松；当本案的带点螺母处于自由松动状态时，由现有防松螺母起作用，防止本案的带点螺母自由活动，临时固定住所述带点螺母，等待下一周期的振动紧固，这样防松效果更好！
18.本案所述的防松结构，包括
19.主螺母，用于旋接螺栓的固定端，
20.辅螺母，用于旋接于螺栓的固定端，且位于主螺母外侧，
21.螺栓的螺杆的外螺纹，用于同轴旋接主螺母与辅螺母的内螺纹，
22.其特征在于：
23.所述主螺母和辅螺母，其中一个为普通螺母，或防松螺母另一个则为所述的带点螺母；
24.所述带点螺母，为主螺母时，其凸点固定在主螺母一端的圆环平面上，且凸点的顶点与螺栓上旋接的辅螺母一端的圆环平面螺旋点接触；
25.所述带点螺母，为辅螺母时，其凸点固定在辅螺母一端的圆环平面上，且凸点的顶点与螺栓上旋接的主螺母一端的圆环平面螺旋点接触；
26.当本案的带点螺母上的凸点的顶点与另一个螺母一端的圆环平面螺旋点接触时，主螺母由于带点螺母上的凸点的顶点的作用，利用辅螺母内螺纹与螺栓外螺纹之间的间隙，使辅螺母内螺纹的面与螺栓外螺纹的面掉斜，辅螺母在退松方向单向旋转锁定，凸点的顶点挡住主螺母，使主螺母只能旋紧，不能退松，而起到止退防松的作用；
27.或再以一定预紧力将主螺母与辅螺母对拧一下，本案防松结构将主螺母与辅螺母双向螺旋锁定，固定于所述螺栓的螺杆上，形成本案所述的防松结构。
28.本案所述的防松螺纹副，其体征在于：包括
29.螺栓，一端为螺栓头，另一端为固定端；
30.前述的本案防松结构，设置于所述螺栓的固定端；
31.其中，所述螺栓头与所述防松结构之间，安装、紧固被紧固件甲和被紧固件乙；
32.在一些方式中，所述防松结构与所述被紧固件甲之间，分别设有主平垫圈、或主弹垫圈，且主平垫圈位于主弹垫圈与被紧固件甲之间；
33.所述主弹垫圈为开口圆形弹簧垫圈，或锥面碟形弹垫圈、或球面碟形弹垫圈、或任何弹垫圈之一；
34.在一些方式中，所述防松结构与所述被紧固件甲之间或不设有主平垫圈，或不设有主弹垫圈。
35.本发明的防松原理是：在普通双螺母对顶螺丝的基础上的改进，在普通双螺母之间的圆环平面接触面的任一或两个不对称分布在圆环平面上的凸点，利用辅螺母内螺纹与螺栓外螺纹之间的间隙，使辅螺母内螺纹面与螺栓外螺纹面，原本相互平行螺旋啮合的两个螺纹面掉斜，为相互倾斜交叉、相互撬住、螺旋侧向力的作用，松退方向咬死、拉伸，使辅螺母内螺纹与螺栓外螺纹面之间的摩擦力突然加大，从而使所述凸点相对于螺栓为固定点，不能旋动，当主螺母退转时，一个或两个不对称分布在圆环平面上的凸点顶住主螺母，更加增大了辅螺母的侧向力，达到防松目的，从而使主螺母旋紧，而不能向松懈的方向旋动。如在螺栓的螺杆上对拧一下主螺母与辅螺母，则将主螺母、辅螺母及螺栓三者同轴紧紧牢固地绑定为一体，不能有丝毫的退转。由于凸点的材质比普通螺母、或防松螺母本体的材质硬，或耐磨，所以本案的凸点比现有的与普通螺母、或防松螺母本体同质的凸点更不易被磨损，从而节约了带点螺母的整体成本，提升了带点螺母的质量和防松效果，节省了将带点螺母整个使用硬质耐磨材质的成本，这就好比在刀刃上用好钢一样，即达到好的防松效果，又节约了成本。
36.只有用扳手等工具先松开辅螺母后，才能使凸点远离主螺母或辅螺母，才能再松开主螺母，最后才能拆开螺栓，从被紧固件的螺孔中抽出螺栓，这样可反复拆装，使用。
37.本案所述的防松螺纹副提效方法是：
38.主螺母与辅螺母的预紧，在防松螺纹副整体预紧力一定时，尽量增大主螺母的预紧力，减少辅螺母的预紧力，辅螺母的最小预紧力满足不致于使主螺母在振动时退转为宜，又满足主螺母与辅螺母的整体预紧力渐进或等于防松螺纹副已定的整体预紧力。
39.综上内容，本案带点螺母、其防松结构及防松螺纹副具有以下优点：
40.1、本案基于现有紧固件基础上的发明，通用性强；
41.2、本案包含三个、或多个部件，且防松结构可在螺杆上、下颠倒使用，可满足实际需求；
42.3、本案结构简单，便于加工生产、成本低廉；
43.4、本案安装操作方便，不需特殊工具；
44.5、本案防松性能比现有技术cn217582823u所述的同质的带点螺母好，当辅螺母紧固后，主螺母只能紧，不能松，且主螺母振动后没有丝毫的松动；
45.6、本案使用两个凸点不对称分布在圆环平面上，用少体积的两个点，能使带点螺母在螺栓上的掉斜度更大，防松效果更好；
46.7、本案的防松结构、原理与最相近的现有技术cn204493402u对比，两者的防松结构原理、使用效果、加工工艺完全不同，本案在安装后辅螺母、主螺母、螺栓仍为同一轴线，主螺母的上圆环平面与辅螺母的下圆环平面并不直接接触，而是互成一角度，充分预紧后，且有间隙，直接接触的是凸点的顶点。螺栓承受预紧拉力的同时，承受少量的侧向力，就能使主螺母、辅螺母及螺栓固定一体，使用后螺栓的轴并不弯曲，不影响屈服强度及抗拉强度，预紧后，主螺母、辅螺母、螺栓相对紧固为一体，丝毫不会松动，因此防松可靠性高，且使用中不损坏原来所有配件，易拆卸，可重复使用，结构简单，加工工艺简单，只有一个或两个焊点，加工成本很低。
47.8、本案提供的防松螺纹副预紧使用方法，尽量增大主螺母的预紧扭矩，减少辅螺母上凸点的压力，只要能使主螺母不退转就可以，这样因为辅螺母为带点螺母掉斜不会退转的，所以能保持最大的防松螺纹副振动后的残余轴力，从而达到最好的防松效果。
附图说明
48.图1是本发明带点螺母的主视图之一；
49.图2是图1的俯视图；
50.图3是图1在防松螺纹副中的安装结构图；
51.图4是图1在防松螺纹副中的另一种安装结构图；
52.图5是本发明带点螺母的上斜视图之二；
53.图6是图5的a-a剖视结构示意图；
54.图7是图5的仰视图；
55.图8是图5在防松螺纹副中的安装结构图；
56.图9是本发明带点螺母的主视图之三；
57.图10是图9的俯视图；
58.图11是本发明带点螺母的主视图之四；
59.图12是图11的俯视图。
60.图中：
61.1.带点螺母；
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2.主螺母；
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3.辅螺母；
62.4.螺栓；
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5.螺杆；
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6.内螺纹；
63.7.外螺纹；
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8.凸点；
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9.螺栓头；
64.10.固定端；
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11.防松螺母结构；
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12.圆环平面；
65.13.防松螺纹副；
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14.螺孔；
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15.螺母一端；
66.16.螺母本体；
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17.环形沟道；
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18.环形弹性锁紧片；
67.19.条形切口；
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20.凹形压痕；
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21.防松螺母；
68.22.被紧固件甲；
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23.被紧固件乙；
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24.凸点的顶点；
69.25.普通螺母；
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26.限位台阶组合；
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27.主平垫圈；
70.28.主弹垫圈；
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29.涂层；
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30.六角侧面；
71.31.螺母另一端；
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32.主螺母与辅螺母之间的间隙；
72.33.辅螺母内螺纹与螺杆外螺纹之间的间隙；
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34.碟形弹垫圈。
具体实施方式
73.现结合附图及实施例对本发明做进一步地说明：
74.本发明所述的带点螺母1，可应用于各种对顶防松结构11及防松螺纹副13。
75.图1～8中，带点螺母1，包括现有普通螺母25，或现有防松螺母21的一端的圆环平面12上用带有空穴的螺母模具冷镦工艺，在普通螺母25，或现有防松螺母21的一端的圆环平面12上，压制出一个不同材质或两个不对称分布在螺母本体16一端的圆环平面12上的金属或非金属凸点8；或用焊丝、或焊条在所述圆环平面12上焊接固定的凸点8；或在所述圆环平面12上用胶粘接固定的凸点8；或在螺母本体16一端的圆环平面12上钻孔，用内丝扣与小螺钉组装固定凸点8。所述凸点8在圆环平面12上的高度，至少为所述现有普通螺母25、或现有防松螺母21螺孔14的内螺纹6牙距的1/10～1倍；凸点8与高度垂直的横截面为任意形状的，其面积的径向长度不低于内螺纹6牙距的1/4倍，或为扇形的，或为圆形的、或椭圆形的、或矩形的、或梯形、或三角形、或棱形等任意形状之一的。
76.一个凸点8与带点螺母1本体16两者材质不同，通常凸点8的材质比较硬，比较耐磨，如：a，304不锈钢螺母本体16与2205不锈钢凸点8组合；b，2205不锈钢螺母与2207不锈钢凸点8组合；c，中碳钢螺母本体16与2205不锈钢凸点8组合；d，高碳钢螺母与高强度合金钢凸点8组合；e，301不锈钢螺母本体16与高强度合金钢凸点8组合；f，铜质螺母本体16与2205不锈钢凸点8的组合；g，铝合金螺母本体16与不锈钢凸点8的组合；h，合金钢螺母本体16与其它高强度合金钢凸点8的组合；i，304不锈钢螺母本体16与301不锈钢凸点8组合等。螺母主体16与凸点8的不同材质的组合，增加了原同质带点螺母1的强度、硬度及耐磨性，与原同质的带点螺母有明显的区别，降低了同质带点螺母的成本，增加了刚度和耐磨性，提升了防松性能，起到了不同的预期效果，使横向振动曲线不致于快速下降，使低强度带点螺母起到了高强度带点螺母的作用和效果。
77.或两个不对称分布在螺母本体16一端圆环平面12上，这两个凸点8与螺母本体16为相同材质的组合，如同为非金属的，如碳纤维、塑料的；或为金属的，如图为201不锈钢的；同为2205不锈钢的；同为低碳钢的；同为合金钢的；同为铜的；铁的、铝合金的。
78.带点螺母1的内螺纹6上或带有涂层29，涂层29为橡胶、或不干胶状物质，用于增大螺母与螺栓之间的摩擦力，防止辅螺母3振动时出现自由松动状态。
79.图5～8中，为现有防松螺母21，包括螺母本体16和环形弹性锁紧片18，所述环形弹性锁紧片18，设置在螺母本体16上端与螺母本体16为一体结构；所述环形弹性锁紧片18，向
螺母本体16有螺纹的内侧弯折，并与螺母本体16形成一个环形沟道17；所述环形弹性锁紧片18的内径小于螺母本体16螺纹部分内径，或者所述环形弹性锁紧片18与螺母本体16螺纹部分有轻微的轴向、或径向错位。限位台阶组合26为一个以上的半圆台阶组成；条形切口19，或凹形压痕20或开设1个以上。
80.图3中，本发明所述防松结构11，由主螺母2与辅螺母3的内螺纹6对顶拧在螺杆5的外螺纹7上组成，两螺母可互换两螺母位置，且两个不对称分布在螺母本体16一端圆环平面12上的凸点8位于主螺母2与辅螺母3之间。本发明所述防松螺纹副13，包括螺栓4、防松结构11、或主平垫圈27、或主弹垫圈28，辅螺母3下端圆环平面12上设有一凸点8，构成本发明带点螺母1，将螺栓4的固定端10穿入被紧固件乙23、被紧固件甲22、主平垫圈27、主弹垫圈28及主螺母2的螺孔14中，按所预先设定的扭矩拧紧，再在露出的螺栓4的外螺纹7上旋上辅螺母3，辅螺母3为本发明的带有凸点8的带点螺母1，当拧到辅螺母3一端的圆环平面12上凸点8的凸点顶点24与主螺母2上圆环平面12相接触时，再施加一定的预紧力矩，使主螺母2与带凸点8的辅螺母3形成的带点螺母1的内螺纹，紧紧固定在螺栓4的外螺纹7上，使螺栓4、主螺母2、辅螺母3、主平垫圈27、主弹垫圈28、被紧固件甲22及被紧固件23牢牢地紧固在一体。主螺母2、辅螺母3分别预紧后，由于凸点8的添隔作用，利用辅螺母3内螺纹6与螺栓4外螺纹7之间的间隙33，使辅螺母3内螺纹6在螺杆5的外螺纹7上掉斜，且主螺母2与辅螺母3的螺母本体16不接触而有间隙，才能使辅螺母3充分掉斜，锁定在螺杆5的外螺纹7上，不能退转。
81.图4中，主螺母2为本发明所述的带点螺母1，辅螺母3为普通螺母25，凸点8设在主螺母2与辅螺母3之间，且与主螺母2为一体，辅螺母3或为内螺纹6上设有涂层29，用以防止辅螺母3自由松动，其它结构，原理与图3所述相同。
82.图8中，辅螺母3的螺母本体16为现有防松螺母21中的一种，辅螺母3下端的圆环平面12上设有凸点8，构成本发明带点螺母1，辅螺母3的防松螺母21用于防止辅螺母3自由松动，其它安装结构和原理与图3中相同，不再赘述。
83.图9～10中，为两个凸点8不对称分布在螺母本体16一端的圆环平面12上。所述不对称为偏设于圆环平面12直径的一边，以保证带两个点的螺母能斜置于螺栓4及主螺母2上。
84.图11～12中，为带点螺母1，所带凸点8为2个，所带凸点8的纵截面为矩形的，且所带凸点8的横截面为两个扇形的，所带的两个凸点8在直径一边的，相对于圆环平面的圆心为不对称分布的，以使防松螺纹副13的辅螺母3预紧后斜置于螺栓4上，即辅螺母3的轴线与螺栓4的轴线不重合，而成某一角度，这样才能使辅螺母3的内螺纹6预紧后锁定在螺栓4的外螺纹7上，不能退转旋松。
85.防松螺母结构11与被紧固件甲22之间分别设有主平垫圈27，或主弹垫圈28，且主平垫圈27位于主弹垫圈28与被紧固件甲22之间；也可不设任何垫圈；其中主弹垫圈28或为现有的开口圆形弹簧垫圈，或为现有的锥面碟形弹垫圈，或为现有的球面碟形弹垫圈、或为现有的任何一种弹性垫圈。
86.主弹垫圈28、主平垫圈27、普通螺母25、防松螺母21、螺栓4都是已有成熟技术，其结构、工作原理、材质、规格、选用方法该领域的普通技术人员都应已掌握，这里就不复述。
87.上述三种安装方式分别对应不同的螺母的厚度、螺纹设置方式、不同材质及不同规格、主螺母2和辅螺母3、分别为本案的带凸点8的带点螺母、或现有螺母，三者安装达到相
同的防松目的，只不过凸点8一个设计在主螺母2的上圆环平面12上；一个设计在辅螺母3的下圆环平面12上，其作用一样。
88.实验证明：本发明当主螺母2退转时，凸点8使辅螺母3螺旋斜置于螺栓4的螺杆5的外螺纹7上，则退转方向单向旋转锁死，靠凸点8的凸点顶点24紧紧顶住主螺母2的螺旋上升，如用一定可大可小的扭矩，对拧一下主螺母2与辅螺母3，则二者双向锁死，而使主螺母2不能有丝毫的松动。
89.如国检检测告编号2022586290及2022466101，用m16的带点螺母1，螺母本体16为2205不锈钢材质的，所焊接凸点8为er2209双相不锈钢材质的测试后，所带凸点8远比304凸点8的硬，而304凸点8的基本磨平了。不同质的er2209凸点8的防松性能也好些。如分别用50kn、60kn、67kn预紧主螺母2，而对应分别用18kn，8kn，1kn预紧辅螺母3，防松螺纹副整体预紧力为68kn，通过横向振动机测试可以看出，其振动的防松效果为逐渐递增。所以当整体预紧力一定时，尽量增大主螺母2的预紧力，减少辅螺母3的预紧力辅螺母3的最小预紧力满足不致于使主螺母2在振动时退转，又满足主螺母2与辅螺母3的整体预紧力渐进或等于防松螺纹副13已设定的整体预紧力。当主螺母2预紧力为60kn，辅螺母3为8kn，整体预紧力为68kn左右时，使用is016130：2015标准，进行横向振动试验，振幅
±
0.8mm；频率12，5hz；主螺母2、辅螺母3内螺纹6支承面及螺栓4外螺纹7涂抹二硫化钼润滑剂，其检测结果残余轴力/初始轴力达93.89％～96.06％之间，远远超过了相同测试条件下日本hard lock防松螺母的60％。
90.本发明所述带点螺母1为现有普通螺母25，或现有防松螺母21一端的圆环平面12上固定一个或两个不对称分布在螺母本体16一端的圆环平面12上的凸点8而成，该凸点8为与螺母本体16为不锈钢、或碳钢、或锰钢、或合金钢、或铁的、或铜的等金属制成，或为非金属制成的，其构成的带点螺母、防松螺母结构及防松螺纹副用于铁路、桥梁、矿山、航空、航天、航海、铁塔、风电、核电、车辆、振动机械、设施等振动防松紧固领域。
91.最后应当说明的是：以上实施例仅用于说明本案的技术方案，而非对其限制；尽管参照较佳实施例，对本案进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解；依然可以对本案的具体实施方式进行修改，或者对部分技术特征进行等同替换，而不脱离本案技术方案的精神，其均应涵盖在本案请求保护的技术方案范围之内。