專為輕型航空航天材料而設(shè)計(jì)的緊固件螺套降低了風(fēng)險(xiǎn)及成本

1、專為輕型航空航天材料而設(shè)計(jì)的緊固件螺套降低了風(fēng)險(xiǎn)及本錢專為輕型航空航天材料而設(shè)計(jì)的緊固件螺套降低了風(fēng)險(xiǎn)及本錢在航空航天領(lǐng)域的設(shè)計(jì)方面，不斷努力進(jìn)步燃料有效率，戰(zhàn)術(shù)機(jī)動(dòng)性和有效負(fù)載才能驅(qū)使設(shè)計(jì)工程師們研究大量的戰(zhàn)略，通過大量使用輕質(zhì)材料，如復(fù)合材料，鋁和塑料來減縮質(zhì)量。然而，輕質(zhì)材料的使用會(huì)產(chǎn)生其他的危害。一個(gè)次要的問題出現(xiàn)了：找到平安可靠的緊固件裝配的方法，可以防止緊固件松動(dòng)，同時(shí)最小化裝配和維修本錢。這些方法必須保證在航空航天環(huán)境中，沖擊，震動(dòng)和熱循環(huán)惡劣條件下連接處的完好性。參加輕質(zhì)材料的裝配會(huì)帶來額外的挑戰(zhàn)。以鋁為例，常見的做法是直接為這種材料冷成型螺紋或者利用鋼絲螺套，但是大多數(shù)復(fù)合材

2、料易碎不能敲打。為了確認(rèn)特定的負(fù)載和振動(dòng)環(huán)境是可以承受的，剪切強(qiáng)度和集中力度都需要仔細(xì)審查。特別是構(gòu)造的連接處，需要高強(qiáng)度來進(jìn)步用于安裝的緊固件的預(yù)緊力。在多數(shù)構(gòu)造連接處都會(huì)用到輕質(zhì)材料，母材需要通過使用鋼絲螺套或者超聲波螺套來增加強(qiáng)度。與直接在較軟材料上的螺紋孔相比，螺套的應(yīng)用允許更高的連接張力和擴(kuò)展的可重用性。在鋁材料上攻螺紋會(huì)增加刮花，磨損和螺紋剪切的危險(xiǎn)。尤其是當(dāng)考慮到螺紋孔的可重用性時(shí)，情況確實(shí)如此，因?yàn)檩^小的螺紋更容易破壞軟質(zhì)材料。一種解決方案是選擇用在航空航天應(yīng)用中的各種螺紋鋼筋：鋁或軟質(zhì)材料選擇鋼絲螺紋套，復(fù)合材料選擇密封螺套，塑料那么選擇超聲波或模制螺套。然而，在標(biāo)準(zhǔn)60度螺

3、紋形式下，振動(dòng)引起的螺紋松動(dòng)是固有的，而這些螺本文由論文聯(lián)盟.Ll.搜集整理套的絕大多數(shù)還是不能為這種情況解決局限性和潛在性。幸運(yùn)的是，緊固件螺套技術(shù)的進(jìn)步防止了緊固件松動(dòng)及在這領(lǐng)域的失敗，并且?guī)砹祟~外的利處，減少了安裝時(shí)間，降低了維修本錢，甚至是減輕了整體的重量。傳統(tǒng)的緊固件，在傳統(tǒng)的外螺紋和內(nèi)螺紋60度V形螺紋之間的徑向間隙可以在沖擊，振動(dòng)或者橫向載荷發(fā)生時(shí)，允許相對的側(cè)移或橫向挪動(dòng)。前幾個(gè)嚙合螺紋的集中壓力會(huì)增加剪切的概率，并有可以能導(dǎo)致疲勞破壞。極端的溫度也會(huì)使外表面積和材料擴(kuò)大或者收縮，有可能影響連接處的完好性。因此，從鋼絲和墊圈到普通的轉(zhuǎn)矩螺紋，通常各種各樣的鎖閉裝置都會(huì)被添加以

4、防止松動(dòng)。不過與優(yōu)點(diǎn)相比，這些方法往往有更多的缺點(diǎn)，因?yàn)樵跇O端的條件下它們不是總能起作用，并且不能重復(fù)使用。螺套提供了一個(gè)獨(dú)特的挑戰(zhàn)，因?yàn)闆]有多少材料應(yīng)用了鎖定功能。用一個(gè)普通的轉(zhuǎn)矩鋼絲螺套，中間線圈就變成了變形的螺紋，這個(gè)地方就是鎖閉的地方。通常將螺套擰到底是非常困難的，可能需要一個(gè)扳手。正如預(yù)期的那樣，螺絲鎖緊螺套很難通過重復(fù)使用來進(jìn)步零件的使用壽命。對于新的或重新設(shè)計(jì)的應(yīng)用程序，答案可能是施行由施必牢提供的30度楔形斜面設(shè)計(jì)。這種自鎖技術(shù)已經(jīng)被很多航空航天領(lǐng)軍企業(yè)應(yīng)用，如BAE公司，波音公司，霍尼韋爾公司，美國航空航天局，哈里斯公司，雷神公司，漢勝公司及美國軍方。各種材料的各種特定應(yīng)用螺

5、套都在使用這種自鎖技術(shù)，并且額外的利處是可以容易地將傳統(tǒng)的60度V形螺紋轉(zhuǎn)換到30度楔形斜面設(shè)計(jì)。30度的楔形斜面允許螺栓相對自由地在內(nèi)螺紋內(nèi)旋轉(zhuǎn)，直至螺栓已經(jīng)夾緊，無法轉(zhuǎn)動(dòng)。然后，標(biāo)準(zhǔn)外螺紋形式的齒頂繪制要緊靠楔形斜面，消除徑向間隙并沿螺紋嚙合的整個(gè)長度建立一個(gè)連續(xù)的螺旋線接觸。這種連續(xù)的線接觸可以使夾緊力均勻地分散在螺紋嚙合局部，進(jìn)步振動(dòng)性松動(dòng)，軸向改變載荷，接頭疲勞及極端溫度的抵抗力。此螺紋形式是自由運(yùn)行的。一旦施加轉(zhuǎn)矩時(shí)，螺栓/螺釘會(huì)被拉緊，夾緊力在連接處產(chǎn)生。當(dāng)螺栓齒頂與楔形斜面嚙合時(shí)，帶有獨(dú)特內(nèi)部螺紋的內(nèi)螺紋緊固螺栓的鎖閉開場起作用了。因此，它會(huì)考慮到?jīng)]有螺紋，螺栓易于破舊，刮花和

6、磨損，也許其它螺套也會(huì)出現(xiàn)這個(gè)問題。此外，使用這些螺紋和緊固件，最終的結(jié)果根本上是可重用性。楔形斜面設(shè)計(jì)除了利用在螺紋孔和鋼絲螺套上，也被集成到許多其它封套，如鑰匙螺套，浮動(dòng)螺母和其它軍用標(biāo)準(zhǔn)或國家航空航天標(biāo)準(zhǔn)系列，這些都要求內(nèi)螺紋。這種螺紋形式可以提供同樣的抗振性和重復(fù)使用性，同時(shí)能給軟性材料或要求平安自鎖螺紋的情況下，帶來更大強(qiáng)度和夾緊力。在航空航天領(lǐng)域，鋼絲螺套的應(yīng)用范圍從散熱片和電子底盤，到微型連接器，電路板夾具和航空電子設(shè)備箱外殼。為了到達(dá)使用范圍最廣，鋼絲螺套的標(biāo)準(zhǔn)尺寸從#2-56到帶柄舌的7/16-2，或無柄舌的驅(qū)動(dòng)凹槽，從3到到只有柄舌的16。無柄舌的驅(qū)動(dòng)凹槽鋼絲螺套在尺寸上符

7、合NAS1130，但內(nèi)螺紋形式卻有這個(gè)專利螺紋牙形。螺套由不銹鋼制成。假如在軟性材料上打螺紋孔，那么在這些螺紋開場剪切和磨傷之前，這個(gè)孔只能承受一定數(shù)量的安裝。假如在鋁材料上打螺紋孔，螺紋的強(qiáng)度大概有30psi。一個(gè)由300系列不銹鋼制成的鋼絲螺套的強(qiáng)度是200psi，這是這個(gè)宏大的差異，并大大減少了對螺紋磨傷和剪切的關(guān)注。自鎖緊固件已經(jīng)在領(lǐng)先機(jī)構(gòu)公布的測試研究中得到了驗(yàn)證，這些機(jī)構(gòu)包括麻省理工學(xué)院，戈達(dá)德太空飛行中心，美國勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室和英國航空航天公司。它已被用在極端的緊固應(yīng)用中，幾乎不存在召回的可能性，從美國航空航天局的航天飛機(jī)主發(fā)動(dòng)機(jī)到土星的卡西尼軌道器和土衛(wèi)六的惠更斯探測器。自鎖緊固件在宏大沖擊，振動(dòng)和極端溫度下保持夾緊負(fù)載重量，其重量輕巧，復(fù)雜性低及維修費(fèi)用低，這些使得它很自然地成為了航空航天的選擇。即使是外來材料，如復(fù)合材料和鈦，它也保持夾緊負(fù)載重量，這在降低組件重量方面是很重要的。美國國家航空航天局是最早在設(shè)計(jì)主要引擎航天飛機(jī)軌道器時(shí)配置這種螺紋的。三個(gè)主發(fā)動(dòng)機(jī)的每一個(gè)都要形成4000磅的推力和極好的振動(dòng)。但是宇航局也想要每個(gè)緊固件可以重復(fù)使用15次。在他們自己的測試中，美國宇航局決定了這種帶有其獨(dú)特螺紋形式螺紋孔的緊固件，這種緊固件在經(jīng)受10倍指定穿梭振動(dòng)時(shí)，沒有后退，松動(dòng)。對于跨越750萬英里的