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螺钉装配及防松技术
浏览: 发布日期:2018-05-08


技术交 流螺钉装配及防松技术bookmark0航天科 工集团第三研究院第三十三研究所赵蕴懿李金萍程中占有很大的比重。装配过 程中屡屡出现因抒紧力矩过大或过小出现螺纹或连接件失效的问题,为了提 高螺钉连接的一致性和可靠性,首先通 过工程方法计算确定不同规格螺钉的理论抒紧力矩值,并对防 松方法进行了总结,其次通 过振动试验验证螺钉抒紧力矩工程计算值是否正确、合理。最后,对螺钉 抒紧力矩选取原则进行了归纳总结,以便工 艺设计人员根据不同的使用环境选择。

  螺钉联 接安全性的关键在于保持足够的剩余预紧力。当惯导 系统在振动过程中,螺钉所 受的工作力大到足以抵消预紧力时,就会出 现螺钉松动或折断的危险。为预防螺钉连接失效,保证产 品的可维修性和可拆卸性,常用螺 纹紧固胶防松和弹平垫防松。其中螺 纹紧固胶方法防松,在粘接剂的作用下,拆卸力矩成倍增长。弹平垫方法防松,平垫圈 主要用于改善支承面的接触状态,保证支 承面的摩擦因数稳定,对防松有一定的作用。弹簧垫 圈利用其弹性产生轴向力使螺纹副轴向压紧而产生摩擦力防松,但一般 用于不重要的螺纹副连接。

  2螺纹紧 固力矩的工程计算方法在工程设计中,螺纹连 接件拧紧力矩一般按式计算,其中拧紧力矩系数K与螺纹大小、螺纹升角、螺纹当量摩擦角、螺纹当量摩擦系数,螺钉头 与被连接件支撑面的摩擦系数有关,可针对 特定的工况条件按GB715.15规定的试验方法测出,当被联 接件表面为氧化无润滑状态时,取0.24. F一一轴向力,即设计 时确定的预紧力,K拧紧力矩系数;d螺纹公称直径,单位mm;对于碳素钢螺钉,预紧力为:对于合金钢螺钉,预紧力为:As螺纹公称应力截面积,d2外螺纹中径;d3螺纹的计算直径“3 H为螺纹 的原始三角形高度;di外螺纹小径。

  3螺纹紧 固力矩的工程计算值9.8、10.9、12.9.小数点 前的数字代表材料抗拉强度(")的1/100,小数点 后的数字代表材料的屈服极限(或、。2)与其抗拉强度(")比值的10倍。例如等级为4.8的螺钉,其抗拉强度为4x100 =400MPa,屈服极 限为螺钉常见性能等级的抗拉强度和屈服极限见表1,常见螺 纹紧固件的拧紧力矩见表2.系统专调技术。

  表1螺钉常 见性能等级的抗拉强度和屈服极限表2常见螺纹紧固1牛拧紧 力矩工程计算结果螺钉标准国家标准航空行业标准性能等级/材料牌 号螺纹规格拧紧力矩/N-m螺栓拧紧力矩/Nm 4螺纹紧 固胶的选取方法螺钉紧固件防松较为常用的为使用螺纹紧固胶进行防松。其中环 氧胶粘接力较大,在螺钉 紧固中使用后一般不可拆卸,且环氧 胶一般都为双组分,操作复杂。厌氧胶 具有良好的耐振性、粘结力和密封性,防松功能强,厌氧胶为单组分胶,在空气中呈液态,隔绝空气后,发生聚合反应固化,而且使 用厌氧胶可进行螺纹紧固件的重复拆卸,因此厌氧胶较为常用。

  厌氧胶一般为系列胶,按粘接 强度分为不同牌号,可根据螺纹紧固、密封等 不同需要选择不同性能的胶液。乐泰200系列为 螺纹锁固密封胶,应用广泛,其性能见表3.表3乐泰200系列产品性能特点M12强度低 强度中强度高强度超高强度超高强度大粘度中强度低粘度序号螺纹紧固胶松开力矩增大情况1乐泰22213%2乐泰24325%3乐泰26240%表5振动试 验条件试验方向频率/Hz功率谱密度值/g2Hz-1总均方值/g时间/minX、Y向20使用乐泰锁固胶后,可使螺 纹松开力矩增大,用胶后 松开力矩增大情况见表4.表4使用不 同螺纹紧固胶螺纹松开力矩增大情况5螺钉紧 固件拧紧力矩的试验验证5.1试验条 件为了验证螺钉拧紧力矩选取原则的正确性,进行了 螺钉紧固件振动试验。确定了振动试验条件,试验条件如表5所示。因X向和Z向振动 试验对螺钉的受力方向相同,故只振动X向方向和Y方向。

  5.2试验准 备试验件材料为2A12T4.同时,为了保 证螺钉的安装强度,M4以上螺 纹均镶钢丝螺套。试验用 螺纹紧固件主要选择HB和GB螺钉,其中:GB螺钉性能等级为4.8、5.8.HB螺钉选择材料为ML25柱头螺钉)。每种规格螺钉各20个,进行螺 纹紧固件无防松措施,弹平垫防松、螺纹紧固胶防松、弹平垫 及加胶防松振动试验。

  5.3试验过 程将不同规格的螺纹紧固件按照不同的试验条件进行加固,待胶液 固化后点标志漆,然后按 照振动试验条件进行振动试验。振动试 验后检查螺纹标志漆是否有破损现象,同时使 用力矩螺丝刀或力矩扳手检查螺纹紧固件是否出现松动。

  振动试 验中的试验件没有减振措施,因此该 振动试验条件更为恶劣。在振动 工装上设置两个控制点和一个监控点。如所示。

  5.4试验结 论通过振动试验,X向振动试验放大倍数0.999,Y向振动试验放大倍数2.26.说明在 振动试验过程中,部分螺 钉承受的力大于试验条件。振动试验后,检查标 志漆均完好无损,同时用 力矩螺丝刀按规定力矩值检查无一螺钉发生松动。证明了 本文规定的螺纹紧固件拧紧力矩值是符合要求的。

  根据多年的生产经验,螺钉紧 固件拧紧力矩的选取原则如下:螺钉紧 固件的拧紧力矩值不应超过表2的工程计算值,否则,会因螺 钉连接拧紧力矩过大,导致螺 纹牙被剪断而脱扣或者导致螺钉紧固件拧断。

  强度要 求高的重要部位连接,可选择 质量等级高或航标30CrMnSiA材料的螺钉紧固件。同时,可选择 高强度乐泰锁固密封胶进行防松,但是产品不易拆卸。

  ―般情况下,为满足 产品可维修性要求,对螺纹公称直径<2.5的螺钉 紧固件使用乐泰锁固密封胶222,对螺纹公称直径大于2.5的螺钉 紧固件使用乐泰锁固密封胶243进行防松。

  对于被 压紧的中间材料为塑料材料等较软的材料,则需要 降低螺钉紧固件拧紧力矩值,否则塑 料零件会因拧紧力矩大而变形。螺钉选择性能等级4.8螺钉或航标ML25螺钉即可。螺钉紧 固件的拧紧力矩值可为表2计算的工程计算值的1/2,如果需 要增加螺钉紧固件的拧紧力矩值,需以不 压坏塑料零件为准,同时拧 紧塑料零件的螺钉紧固件的最大力矩值不应超过表2给定的最大力矩值。同时为 了保证螺纹不松动,建议使 用乐泰锁固密封胶243和弹平垫同时防松。

  如果螺 钉加固过程中使用了螺纹紧固胶进行加固,则因使 用不同螺纹紧固胶,使得螺 钉松开力矩均有不同程度的增加,故可在 满足强度的要求下适当降低螺钉拧紧力矩。

  使用弹平垫防松方法,一般用 于不重要的螺纹副连接。所以,建议使 用弹平垫防松的螺纹连接紧固力矩,可表2的数值。

  7结束语 为避免螺钉在装配过程中屡屡失效问题,提高螺 钉连接的一致性和可靠性,需确定 螺钉的紧固力矩。

  本文所 提供的螺钉拧紧力矩值是工程计算值并根据生产实际经验总结而得出。在生产中,还需根 据螺钉使用的不同工况条件具体确定螺纹连接的紧固力矩。

  6螺钉紧 固件拧紧力矩选取原则