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螺釘裝配及防松技術
浏覽: 發布日期:2018-05-08


技术交流螺釘裝配及防松技術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緊固件或連接件失效的問題,爲了提高螺釘連接的一致性和可靠性,首先通過工程方法計算確定不同規格螺釘的理論抒緊力矩值,並對防松方法進行了總結,其次通過振動試驗驗證螺釘抒緊力矩工程計算值是否正確、合理。最後,對螺釘抒緊力矩選取原則進行了歸納總結,以便工藝設計人員根據不同的使用環境選擇。

  螺釘聯接安全性的關鍵在于保持足夠的剩余預緊力。當慣導系統在振動過程中,螺釘所受的工作力大到足以抵消預緊力時,就會出現螺釘松動或折斷的危險。爲預防螺釘連接失效,保證産品的可維修性和可拆卸性,常用螺紋緊固膠防松和彈平墊防松。其中螺紋緊固膠方法防松,在粘接劑的作用下,拆卸力矩成倍增長。彈平墊方法防松,平墊圈主要用于改善支承面的接觸狀態,保證支承面的摩擦因數穩定,對防松有一定的作用。彈簧墊圈利用其彈性産生軸向力使螺紋副軸向壓緊而産生摩擦力防松,但一般用于不重要的螺紋副連接。

  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,常见螺纹緊固件的拧紧力矩见表2.系统专调技术。

  表1螺釘常見性能等級的抗拉強度和屈服極限表2常見螺紋緊固1牛擰緊力矩工程計算結果螺釘標准國家標准航空行業標准性能等級/材料牌號螺紋規格螺栓拧紧力矩/N-m螺栓拧紧力矩/Nm 4螺纹紧固胶的选取方法螺钉緊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緊固件的重复拆卸,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螺钉緊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,进行了螺钉緊固件振动试验。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。试验用螺纹緊固件主要选择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,进行螺纹緊固件无防松措施,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緊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緊固件是否出现松动。

  振動試驗中的試驗件沒有減振措施,因此該振動試驗條件更爲惡劣。在振動工裝上設置兩個控制點和一個監控點。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緊固件拧紧力矩值是符合要求的。

  根据多年的生产经验,螺钉緊固件拧紧力矩的选取原则如下:螺钉緊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緊固件拧断。

  强度要求高的重要部位连接,可选择质量等级高或航标30CrMnSiA材料的螺钉緊固件。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的螺钉緊固件使用乐泰锁固密封胶222,对螺纹公称直径大于2.5的螺钉緊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,则需要降低螺钉緊固件拧紧力矩值,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。螺钉緊固件的拧紧力矩值可为表2计算的工程计算值的1/2,如果需要增加螺钉緊固件的拧紧力矩值,需以不压坏塑料零件为准,同时拧紧塑料零件的螺钉緊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。

  如果螺釘加固過程中使用了螺紋緊固膠進行加固,則因使用不同螺紋緊固膠,使得螺釘松開力矩均有不同程度的增加,故可在滿足強度的要求下適當降低螺釘擰緊力矩。

  使用彈平墊防松方法,一般用于不重要的螺紋副連接。所以,建議使用彈平墊防松的螺紋連接緊固力矩,可表2的數值。

  7結束語爲避免螺釘在裝配過程中屢屢失效問題,提高螺釘連接的一致性和可靠性,需確定螺釘的緊固力矩。

  本文所提供的螺釘擰緊力矩值是工程計算值並根據生産實際經驗總結而得出。在生産中,還需根據螺釘使用的不同工況條件具體確定螺紋連接的緊固力矩。

  6螺钉緊固件拧紧力矩选取原则

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