环形螺母

定义

环形螺母是一种内孔带螺纹、外轮廓为圆形的螺母，通过与被连接件上的外螺纹旋合，在轴向产生夹紧力，从而固定零件之间的相对位置。其英文名称为 Lifting nuts，又常被称为环形圆螺母。^[3][1]

在中国标准体系里，这一名称对应 GB/T 63-1988《环形螺母》，该标准明确规定其螺纹规格范围是 M12 至 M24，共包含 M12、M16、M20、M24 四个主规格以及括号标注的 M14、M18、M22 等尽量不采用的中间规格，标准正文还给出外径、厚度、高度等主要尺寸表。^[3][2]

需要注意的是，“环形螺母”在工程语境中存在若干相近但不同的对象：一类是按上述国家标准生产的环形螺母，另一类是带圆环的吊环螺母(eye nut)，英文标准 DIN 582 将其称为 Ringmuttern，用于起吊时作为承载点。两者外形都含圆环特征，但功能取向不同，前者侧重锁紧，后者侧重吊挂。^[4][2]

原理

环形螺母的紧固原理与普通螺母一致，依靠内螺纹与外螺纹形成的螺旋副完成。旋合时，螺纹斜面把扳手施加的扭矩转换为轴向拉力，使被连接件被压紧；松开时反向旋转即可卸除预紧力。螺纹按 6H 精度制造，以保证与配合螺杆的啮合质量。^[2][5]

它的关键差别在于扳拧方式。普通六角螺母可直接套用开口扳手，而环形螺母外周为圆形，常在外缘上均匀开出若干缺口，装拆时把勾形扳手（又称月牙扳手）的钩爪插入缺口，靠杠杆作用旋紧或旋松。

环形螺母多以细牙螺纹为主，其螺距小于同直径的粗牙螺纹相同，升角更小，自锁条件更容易满足，在振动与变载荷环境中不易自行松退。这也是它在轴端锁紧场合被优先选用的原因之一。

单靠螺纹摩擦往往不足以抵御长期振动，因此常与止动垫圈配合构成机械防松：垫圈内舌卡入轴上的沟槽，外舌在螺母拧紧到位后弯入螺母端面的缺口，使螺母与轴之间失去相对转动的可能。另一种做法是成对使用两只螺母，第二只施加附加扭矩压紧第一只，形成对顶防松。^[6]

发展历程

环形螺母的中国标准经历多次更替。1958 年 10 月 7 日首次发布相关标准，此后演化为 GB 63-1976 与 GB 64-1958 两项旧标准。现行的 GB/T 63-1988 于 1988 年 6 月 24 日发布、1989 年实施，取代了上述旧标准。^[1][5]

该标准由全国紧固件标准化技术委员会提出并归口，主管部门为中国机械工业联合会，起草单位为机械标准化所，国际标准分类号为 21.060.20，中国标准分类号为 J13，属于产品类标准。2010 年 7 月 28 日，标准经复审确认继续有效。^[7][1]

在起吊用途方面，德国标准 DIN 582 对带环螺母的尺寸、材料与承载能力作出规定，其 2010 年版明确了适用范围，并补充了 90° 方向的最小破断力与横向拉力试验要求。符合该标准的带环螺母可在 -20 ℃ 至 +200 ℃ 范围内使用而不降低承载能力。

围绕环形螺母的结构改进持续进行。有专利方案在螺母一侧端面增设外形为多边形或椭圆形的附加环，并将其嵌入被连接件的异形孔中，消除螺母绕自身轴线转动的自由度；也有方案在环形基体一端设置带圆弧槽的锁紧环，利用锁紧环自身的收缩力实现防松。^[8][9]

应用

环形螺母最常见的用途是轴端锁紧。在传动轴上，成对的环形螺母压紧齿轮、带轮或联轴器，限制其轴向位移；在滚动轴承的安装中，环形螺母配合止动垫圈压紧轴承内圈，防止轴承在轴上窜动。这类场合对防松可靠性要求较高，正是细牙螺纹与止动垫圈组合发挥作用的场景。^[1]

在机械设备制造与建筑施工中，环形螺母用于结构件之间的连接，凭借较大的承载面承受轴向载荷。由于其外周为圆形，安装在空间受限、扳手难以回转的部位时，可用勾形扳手在有限角度内反复作业。^[1]

带环的吊环螺母则用于吊装。按 DIN 582 规定，它以静止承载装置的形式永久固定在电机、配电柜、减速箱等部件上，供起吊运输时挂接吊索。这类产品的承载能力随受力方向变化，轴向受力时可达到额定起重量，斜向或侧向受力时承载能力相应折减。^[10]

材料方面，环形螺母可用黄铜 ZHMn 58-2 制造，标准中给出的标记示例即以该材料为例；市面产品也有采用 304 等不锈钢牌号的版本，以适应潮湿或腐蚀性环境。^[5][11]

局限

环形螺母的圆形外廓决定了它无法用普通扳手直接驱动，必须依赖勾形扳手等专用工具。工具缺失或空间不足以插入钩爪时，装拆就难以进行；缺口在反复受力后也可能磨损变形，影响扳手与螺母的配合。

在吊装用途中，承载能力的限制相当严格。DIN 582 系列产品的额定载荷仅在轴向受力时成立，斜向和侧向受力需要按图表折减；标准还要求螺母完全拧紧并平整贴合支承面，不适用于冲击载荷。一旦环部出现可见变形，该件即应报废，不能继续使用。^[10][12]

国家标准 GB/T 63-1988 的适用范围仅限于 M12 至 M24 的螺纹规格，超出该范围的连接需求无法直接套用这一标准，需另行参照其他螺母标准或采用非标件。^[3]

防松能力也存在边界。止动垫圈属于一次性或有限次使用的元件，外舌弯折后再掰直会削弱其强度；对顶双螺母的防松效果依赖装配时的预紧力控制，预紧不足时防松作用有限。这些方式都无法替代对连接状态的定期检查。^[13]

参见

• 螺母 —— 与螺栓或螺杆旋合、起紧固作用的零件的总称，环形螺母是其中的一种。

• 圆螺母 —— 外形为圆形、端面开槽并配止动垫圈使用的螺母，与环形螺母在结构上相近。

• 止动垫圈 —— 内外带舌片的防松垫圈，与环形螺母配合使用限制其转动。

• 勾形扳手 —— 端部带钩爪的专用扳手，用于装拆外周开缺口的圆螺母。

• 吊环螺母 —— 带圆环、用于吊装承载的螺母，与环形螺母外形相似而用途不同。

• 螺纹 —— 环形螺母实现连接与锁紧所依托的螺旋副基础。