在超高冲击力下,飞机、火箭的螺栓为啥不松动?

6月23日10时22分,我国在西昌卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭,采取“一箭三星”方式,成功将遥感三十五号02组卫星发射升空,卫星顺利进入预定轨道,发射任务获得圆满成功。
新华社发(邱立军 摄)
大家有没有好奇过,火箭升空时会产生巨大冲击力,为什么螺栓不会松动?螺栓被誉为工业之米,虽然微小但绝对不容忽视,一旦松动,后果不堪设想!今天我们就来看看螺栓的防松动是如何做到的。
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航空器的螺栓连接一般都有防松措施,如保险丝、开口销、保险片、保险螺杆等,较小的托板螺母通过椭圆孔实现自锁,这种螺母在未安装时孔为椭圆形,还有通过螺母尾部开槽夹紧的。
保险丝:采用一根细金属丝将两个或两个以上的紧固件连结在一起。当某一元件有松动趋向时,它会受到保险丝的牵制而停止发展。
材料:低碳钢、不锈钢和黄铜等,一般常用的是低碳钢丝。打保险时,可选用单股或双股保险丝形式,一般以双股扭结成辫结形式应用最广泛,如下图所示。
单股保险丝一般常用于分布间隔很近的小螺钉群或很不容易达到的地方,如下图所示。
一般说来,如果螺纹紧固件群集在一起,采用相互串联保险的形式要比各自独立保险优越得多。一次串联保险的元件数量多少,应视具体场合而定。
开口销:
开口销的安装形式如下图:
保险片:
保险螺杆:
除此之外螺纹自锁是一种最常见的防松措施,螺纹自锁一般通过特殊的螺纹牙型来实现,自锁螺纹的螺距(牙距)较小。自锁性能一般来说取决于螺母,除非螺杆损坏特别严重,故自锁力太小故障一般情况下可以通过更换螺母解决。
工作中防止螺丝松动的方法有哪些?
一般螺丝与螺母连接均具有自锁性,在受静载和工作温度变化不大时,不会自行松脱。但在冲击、振动或变载荷作用下,以及在工作温度变化不大时,这种连接有可能松动,影响工作,甚至发生事故。为了保证连接安全可靠,对螺丝与螺母连接必须采取有效的防松措施。
1.规格尺寸要选对,稍微大或者小的螺丝,也许当下能勉强使用,但长久下来,必将发生松动,或者锁死。
2.螺牙上加工特殊的工程塑胶,即可使螺丝螺帽在锁紧过程中,因工程塑胶被压挤产生强大的摩擦扭力及反作用力,产生全齿节的接触,提供对振动的绝对阻力,使一般螺丝变成永久强力之防松螺丝,彻底解决螺丝与螺丝连接松动问题。
3.增大摩擦力的防松方法。这类防松方法是使拧紧的螺纹之间不因外载荷变化而失去压力,因而始终有摩擦阻力防止连接松脱。增大摩擦力的防松方法有安装弹簧垫圈和使用双螺母等。
4.机械性防松。这类防松方法是利用各种止动零件,阻止螺纹与零件的相对转动来实现防松。机械防松较可靠,所以应用较多。常用的机械防松措施有开口销与槽形螺母、止退垫圈与圆螺母、止动垫圈与螺母、申联钢丝等。
5.不能拆的防松方法。利用定位焊、点铆等方法把螺母固定在螺栓或被连接件上,可以把螺钉固定在被连接件上,达到了防松的效果。
这些防松装置和方法可以保障飞机、火箭在超高冲击力下螺栓不松动。最后金妹子再分享设计中常用的防松措施给大家。
设计中常用的防松措施有如下几种: 01
双螺母
双螺母防松也称对顶螺母防松,当两个对顶螺母拧紧后,两个对顶的螺母之间始终存在相互作用的压力,两螺母中有任何一个要转动都需要克服旋合螺纹之间的摩擦力。即使外载荷发生变化,对顶螺母之间的压力也一直存在,因此可以起到放松作用。
02
自锁螺母
自锁螺母一般是靠摩擦力,其原理是通过压花齿压入钣金的预置孔里,一般方预置孔的孔径略小于压铆螺母。运用螺母与锁紧机构相连,当拧紧螺母时,锁紧机构锁住螺栓螺纹。
内嵌尼龙自锁螺母
变形螺纹防松螺母
楔子与锤子二合一的螺母
楔子作用防松螺母
03
螺纹锁固胶
螺纹锁固胶是由(甲基)丙烯酸酯、引发剂、助促进剂、稳定剂(阻聚剂)、染料和填料等按一定比例配合在一起所组成的胶黏剂。
04
开口销
螺母拧紧后,把开口销插入螺母槽与螺栓尾部孔内,并将开口销尾部扳开,防止螺母与螺栓的相对转动
05
开槽螺母
开槽螺母与螺杆带孔螺栓和开口销配合使用,以防止螺栓与螺母相对转动。
06
串联钢丝防松
串联钢丝防松是将钢丝穿入螺栓头部的孔内,将各螺栓串联起来,起到相互牵制的作用。这种放松方式非常可靠,但拆卸比较麻烦。
07
预紧
高强度螺栓连接一般是不需要额外施加防松措施的,因为高强度螺栓一般都要求施加一个比较大的预紧力,这么大的预紧力使螺母与被连接件之间产生强大的压力,这种压力会产生阻止螺母转动的摩擦扭矩,因此螺母不会松脱。
08
止动垫片
螺母拧紧后,将单耳或双耳止动垫圈分别向螺母和连接件的侧面折弯贴紧,即可将螺母锁住。若两个螺栓需要双联锁紧时,可采用双联制动垫圈,是两个螺母相互制动。
09
弹簧垫圈
开口弹簧垫圈
锥形弹性垫圈
10
双叠自锁垫圈
来源:新华社、直观学机械、有一机械、航空制造网、金蜘蛛紧固件网整理


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