高鎖螺母的力學性能:三個力矩與兩個力
高鎖螺母的力學性能指標主要為“三個力矩”和“兩個力”。“三個力矩”指的是鎖緊力矩、松脫力矩和擰斷力矩,“兩個力”指的是抗拉力和預緊力,正是山于這2個重要的力學性能指標才確保了高鎖螺母與高鎖螺栓之間良好的裝配性能。
1.三個力矩
高鎖螺母其實就是一種有效力矩型的自鎖螺母,唯一不同的就是高鎖螺母是一次使用,因此,只考察其一次鎖緊循環指標,而沒有普通自鎖螺母的多次鎖緊循環指標。正是考慮到高鎖螺母的一次使用,為了使其性能與裝配達到最合理的匹配,在確定高鎖螺母鎖緊力矩(即第一次擰入力矩最大值)時,不需要過多地考慮多次循環后其鎖緊性能的衰減情況,因此,其要比普通自鎖螺母的第一次擰入力矩最大值小50%左右,這樣在一定程度上降低了裝配時的擰入難度,更有利于現場的裝配。另外,高鎖螺母的松脫力。
矩也即第一次擰出力矩最小值,由于經一次循環的衰減程度有限,故標準中規定的松脫力矩要比普通自鎖螺母經多次擰出后的松脫力矩值要大,這樣在一定程度上提高了防松能力。
高鎖螺母的擰斷力矩與前面3.5.1小節所述的斷頸槽結構尺寸有關,斷頸槽的結構尺寸一經確定,擰斷力矩也就確定了。擰斷力矩是高鎖螺母獲得合適預緊力的關鍵指標,必須進行嚴格控制。如果力矩過大,會造成高鎖螺母的過安裝,產生較大的預緊力,嚴重時會出現將高鎖螺栓螺紋拉斷的情況;如果力矩過小,會造成高鎖螺母的安裝不到位,表面看似上已經夾緊,但實際上預緊力并未達到規定值,這樣使其在工作條件下很容易出現振動疲勞失效。
上面所說的高鎖螺母的只大力矩-鎖緊力矩、松脫力矩和擰斷力矩,一般是在鎖緊試驗機上看似按照標準的試驗方法進行力矩試驗,通過一個循環試驗便可以得到這二個力矩的數值,同時獲得一個近似封閉的鎖緊曲線圖。
2.兩個力
高鎖螺母的預緊力與抗拉力之間存在一定的關系。通常情況下,高鎖螺母的預緊力是其標準抗拉力的50%~80%(波音公司規定的高鎖螺母最大預緊力是標準抗拉力的75%)。對于高鎖連接副來說,這是較為合理的預緊力范圍,可以顯著降低外加載荷的應力幅,從而提高抗疲勞性能的可靠性。雖然我國軍用標準中并沒有規定高鎖緊固件必須進行疲勞性能試驗,但國外有關試驗和大量的應用實踐表明,高鎖連接副具有良好的抗疲勞性能。
高鎖螺母的抗拉力試驗與普通螺母一樣,也是在萬能拉力試驗機上測得,標準中一般會規定:在鑒定試驗時,必須將螺母做到破壞,測出其最大破壞拉力值;在質量一致性試驗時,允許當力值加載至標準抗拉力值時停止加載,檢查螺母如未發生破壞即為符合標準要求。
高鎖螺母的預緊力可通過兩個試驗方法測得,即漿形片法和傳感器法。早期由于試驗設備的局限性,一般是采用漿形片法進行預緊力試驗。漿形片法主要是人工進行控制,不同的人得到的試驗數據可能就會不一樣,人為誤差較大傳感器法則是通過直接讀取高鎖螺母的六方被擰斷后施加在傳感器上的壓應力的方法獲得預緊力數值,整個過程由試驗程序控制,還可以獲得扭力曲線圖,比較直觀、準確。目前,傳感器法已逐漸替代了漿形片法,一些標準規范也明確規定只能采用傳感器法進行預緊力試驗。
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