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螺釘裝配及防松技術
瀏覽: 發布日期:2018-05-08


技術交流螺釘裝配及防松技術bookmark0航天科工集團第三研究院第三十三研究所趙蘊懿李金萍程中占有很大的比重。裝配過程中屢屢出現因抒緊力矩過大或過小出現螺紋緊固件或連接件失效的問題,為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,并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。最后,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。為預防螺釘連接失效,保證產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產生軸向力使螺紋副軸向壓緊而產生摩擦力防松,但一般用于不重要的螺紋副連接。

  2螺紋緊固力矩的工程計算方法在工程設計中,螺紋連接件擰緊力矩一般按式計算,其中擰緊力矩系數K與螺紋大小、螺紋升角、螺紋當量摩擦角、螺紋當量摩擦系數,螺釘頭與被連接件支撐面的摩擦系數有關,可針對特定的工況條件按GB715.15規定的試驗方法測出,當被聯接件表面為氧化無潤滑狀態時,取0.24. F一一軸向力,即設計時確定的預緊力,K擰緊力矩系數;d螺紋公稱直徑,單位mm;對于碳素鋼螺釘,預緊力為:對于合金鋼螺釘,預緊力為:As螺紋公稱應力截面積,d2外螺紋中徑;d3螺紋的計算直徑“3 H為螺紋的原始三角形高度;di外螺紋小徑。

  3螺紋緊固力矩的工程計算值9.8、10.9、12.9.小數點前的數字代表材料抗拉強度(")的1/100,小數點后的數字代表材料的屈服極限(或、。2)與其抗拉強度(")比值的10倍。例如等級為4.8的螺釘,其抗拉強度為4x100 =400MPa,屈服極限為螺釘常見性能等級的抗拉強度和屈服極限見表1,常見螺紋緊固件的擰緊力矩見表2.系統專調技術。

  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準國家標準航空行業標準性能等級/材料牌號螺紋規格螺栓擰緊力矩/N-m螺栓擰緊力矩/Nm 4螺紋緊固膠的選取方法螺釘緊固件防松較為常用的為使用螺紋緊固膠進行防松。其中環氧膠粘接力較大,在螺釘緊固中使用后一般不可拆卸,且環氧膠一般都為雙組分,操作復雜。厭氧膠具有良好的耐振性、粘結力和密封性,防松功能強,厭氧膠為單組分膠,在空氣中呈液態,隔絕空氣后,發生聚合反應固化,而且使用厭氧膠可進行螺紋緊固件的重復拆卸,因此厭氧膠較為常用。

  厭氧膠一般為系列膠,按粘接強度分為不同牌號,可根據螺紋緊固、密封等不同需要選擇不同性能的膠液。樂泰200系列為螺紋鎖固密封膠,應用廣泛,其性能見表3.表3樂泰200系列產品性能特點M12強度低強度中強度高強度超高強度超高強度大粘度中強度低粘度序號螺紋緊固膠松開力矩增大情況1樂泰22213%2樂泰24325%3樂泰26240%表5振動試驗條件試驗方向頻率/Hz功率譜密度值/g2Hz-1總均方值/g時間/minX、Y向20使用樂泰鎖固膠后,可使螺紋松開力矩增大,用膠后松開力矩增大情況見表4.表4使用不同螺紋緊固膠螺紋松開力矩增大情況5螺釘緊固件擰緊力矩的試驗驗證5.1試驗條件為了驗證螺釘擰緊力矩選取原則的正確性,進行了螺釘緊固件振動試驗。確定了振動試驗條件,試驗條件如表5所示。因X向和Z向振動試驗對螺釘的受力方向相同,故只振動X向方向和Y方向。

  5.2試驗準備試驗件材料為2A12T4.同時,為了保證螺釘的安裝強度,M4以上螺紋均鑲鋼絲螺套。試驗用螺紋緊固件主要選擇HB和GB螺釘,其中:GB螺釘性能等級為4.8、5.8.HB螺釘選擇材料為ML25柱頭螺釘)。每種規格螺釘各20個,進行螺紋緊固件無防松措施,彈平墊防松、螺紋緊固膠防松、彈平墊及加膠防松振動試驗。

  5.3試驗過程將不同規格的螺紋緊固件按照不同的試驗條件進行加固,待膠液固化后點標志漆,然后按照振動試驗條件進行振動試驗。振動試驗后檢查螺紋標志漆是否有破損現象,同時使用力矩螺絲刀或力矩扳手檢查螺紋緊固件是否出現松動。

  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為惡劣。在振動工裝上設置兩個控制點和一個監控點。如所示。

  5.4試驗結論通過振動試驗,X向振動試驗放大倍數0.999,Y向振動試驗放大倍數2.26.說明在振動試驗過程中,部分螺釘承受的力大于試驗條件。振動試驗后,檢查標志漆均完好無損,同時用力矩螺絲刀按規定力矩值檢查無一螺釘發生松動。證明了本文規定的螺紋緊固件擰緊力矩值是符合要求的。

  根據多年的生產經驗,螺釘緊固件擰緊力矩的選取原則如下:螺釘緊固件的擰緊力矩值不應超過表2的工程計算值,否則,會因螺釘連接擰緊力矩過大,導致螺紋牙被剪斷而脫扣或者導致螺釘緊固件擰斷。

  強度要求高的重要部位連接,可選擇質量等級高或航標30CrMnSiA材料的螺釘緊固件。同時,可選擇高強度樂泰鎖固密封膠進行防松,但是產品不易拆卸。

  ―般情況下,為滿足產品可維修性要求,對螺紋公稱直徑<2.5的螺釘緊固件使用樂泰鎖固密封膠222,對螺紋公稱直徑大于2.5的螺釘緊固件使用樂泰鎖固密封膠243進行防松。

  對于被壓緊的中間材料為塑料材料等較軟的材料,則需要降低螺釘緊固件擰緊力矩值,否則塑料零件會因擰緊力矩大而變形。螺釘選擇性能等級4.8螺釘或航標ML25螺釘即可。螺釘緊固件的擰緊力矩值可為表2計算的工程計算值的1/2,如果需要增加螺釘緊固件的擰緊力矩值,需以不壓壞塑料零件為準,同時擰緊塑料零件的螺釘緊固件的最大力矩值不應超過表2給定的最大力矩值。同時為了保證螺紋不松動,建議使用樂泰鎖固密封膠243和彈平墊同時防松。

  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結束語為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并根據生產實際經驗總結而得出。在生產中,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螺釘緊固件擰緊力矩選取原則

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