耐落螺釘在機(jī)載光電產(chǎn)品中的適用性研究

屈亮

摘 要：本文通過(guò)設(shè)計(jì)試驗(yàn)件，模擬機(jī)載振動(dòng)條件，研究了耐落螺釘在機(jī)載光電產(chǎn)品上的適用性。結(jié)果表明，耐落螺釘可以滿足機(jī)載光電產(chǎn)品的防松要求。同時(shí)，對(duì)耐落螺釘重復(fù)使用的防松效果進(jìn)行試驗(yàn)分析，并給出相關(guān)使用建議。

關(guān)鍵詞：光電產(chǎn)品;防松;耐落螺釘

Abstract： In this paper， through the design of the test piece and the simulation of the airborne vibration conditions， the applicability of the anti-lossing screw in the airborne photoelectric products wasstudied. The results show that the anti falling screw can meet the anti loosing requirements of the airborne photoelectric products. At the same time， the anti loosing effect of repeated use of the anti loosing screw was tested and analyzed， and the relevant use suggestions were given.

Keywords： photoelectricproducts;anti-lossing;anti-lossing screw

1 機(jī)載光電產(chǎn)品常用防松措施簡(jiǎn)述

目前，機(jī)載光電類產(chǎn)品的螺紋連接較多使用液體螺紋膠防松或彈簧墊圈防松。

液體螺紋膠防松[1]是在螺釘表面涂一定量的液體厭氧膠實(shí)現(xiàn)粘接和密封，一般使用樂(lè)泰系列粘合膠（樂(lè)泰222、樂(lè)泰243等）。與傳統(tǒng)的機(jī)械鎖固方法相比，其操作更為簡(jiǎn)單，但液體螺紋膠存在膠液滴落在光學(xué)密封艙的風(fēng)險(xiǎn)，拆卸時(shí)螺紋膠凝固粉末極易污染軸系和光學(xué)系統(tǒng)，影響產(chǎn)品性能和功能。

彈簧墊圈防松是利用彈簧墊圈固有的彈性，補(bǔ)償和消除周期性振動(dòng)中產(chǎn)生的間隙和應(yīng)力，但當(dāng)彈簧墊圈達(dá)到其應(yīng)力極限、疲勞極限和彈性極限時(shí)，其防松效果會(huì)立即失效。彈簧墊圈的防松效能保持時(shí)間較短，可靠性差。

2 耐落螺釘防松原理

耐落螺釘防松[2]是通過(guò)高溫等方式將高分子材料附著于螺紋牙面上，螺釘在鎖緊過(guò)程中高分子材料被充分?jǐn)D壓，填充在螺紋間隙內(nèi)，在內(nèi)外螺紋間產(chǎn)生強(qiáng)大的摩擦力，從而實(shí)現(xiàn)螺釘?shù)姆浪桑ㄒ?jiàn)圖1）。該種防松方式簡(jiǎn)單、可靠，具有很高的應(yīng)用價(jià)值。但是，機(jī)載光電產(chǎn)品尚未使用過(guò)此類防松措施，需要開(kāi)展相關(guān)驗(yàn)證試驗(yàn)對(duì)其防松效果進(jìn)行評(píng)估，以確定其在產(chǎn)品上使用的可行性。

3 防松性能試驗(yàn)

3.1 螺釘規(guī)格的確定

螺釘直徑不一樣，螺釘?shù)姆浪尚Ч猜杂胁町悺Ｓ捎跈C(jī)載光電產(chǎn)品使用最多的是M3螺釘，因此，本方案選用M3不銹鋼螺釘用于試驗(yàn)，具有典型性。

3.2 防松試驗(yàn)方法及實(shí)現(xiàn)

螺釘連接應(yīng)用非常廣泛，機(jī)載光電產(chǎn)品的螺釘連接形式主要包含承受拉力、剪切力、傾覆力矩、扭轉(zhuǎn)力矩四種結(jié)構(gòu)形式的螺紋連接。由此，本試驗(yàn)設(shè)計(jì)的相應(yīng)工裝如圖2所示，主要對(duì)比液體螺紋膠與耐落螺釘在以上四種結(jié)構(gòu)形式上的防松效果。

3.2.1 承受拉力的螺紋連接。承受拉力是螺紋連接的主要形式，螺釘連接的局部結(jié)構(gòu)形式如圖3所示。

圖3中，試驗(yàn)結(jié)構(gòu)采用兩個(gè)完全相同的2 kg圓形重物沿豎直方向布置，使振動(dòng)中螺釘承受拉力。左側(cè)8個(gè)螺釘采用涂液體螺紋膠防松，右側(cè)8個(gè)螺釘采用耐落螺釘防松，8個(gè)螺釘均沿圓周均勻分布。通過(guò)試驗(yàn)，比較兩種防松方式的防松效果。

3.2.2 承受剪切力的螺紋連接。承受剪切力的螺釘連接局部結(jié)構(gòu)形式如圖4所示。

圖4中，試驗(yàn)結(jié)構(gòu)采用兩個(gè)完全相同的2 kg圓形重物沿豎直方向布置，使振動(dòng)中螺釘承受剪切力。左側(cè)8個(gè)螺釘采用涂液體螺紋膠防松，右側(cè)8個(gè)螺釘采用耐落螺釘防松，8個(gè)螺釘均沿圓周均勻分布。通過(guò)試驗(yàn)，比較兩種防松方式的防松效果。

3.2.3 承受傾覆力矩的螺紋連接。承受傾覆力矩的螺紋連接如圖5所示。圖5中，試驗(yàn)結(jié)構(gòu)采用兩個(gè)完全相同的懸臂產(chǎn)生1 N·m大小力矩，使振動(dòng)中螺釘承受傾覆力矩。左側(cè)8個(gè)螺釘采用涂液體螺紋膠防松，右側(cè)8個(gè)螺釘采用耐落螺釘防松，8個(gè)螺釘均沿圓周均勻分布。通過(guò)試驗(yàn)，比較兩種防松方式的防松效果。

3.2.4 承受扭轉(zhuǎn)力矩的螺紋連接。承受扭轉(zhuǎn)力矩的螺釘連接局部結(jié)構(gòu)形式如圖6所示。圖6中，試驗(yàn)結(jié)構(gòu)采用兩個(gè)完全相同的懸臂產(chǎn)生1 N·m大小力矩，使振動(dòng)中螺釘承受扭轉(zhuǎn)力矩。左側(cè)8個(gè)螺釘采用涂液體螺紋膠防松，右側(cè)8個(gè)螺釘采用耐落螺釘防松，8個(gè)螺釘均沿圓周均勻分布。通過(guò)試驗(yàn)，比較兩種防松方式的防松效果。

3.2.5 試驗(yàn)方法。第一，所有螺釘均使用力矩扳手?jǐn)Q緊。M3螺釘擰緊力矩為1.2 N·m，擰緊后，用0.9 N·m的力矩試拆卸，螺釘應(yīng)不松脫。第二，按機(jī)載光電產(chǎn)品耐久振動(dòng)譜振動(dòng)。振動(dòng)譜如圖7所示，隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)頻率范圍為15～2 000 Hz，試驗(yàn)方向?yàn)閅軸。第三，比較耐落螺絲與液體螺紋膠的防松性能。以1h為一個(gè)振動(dòng)周期，觀察螺釘有無(wú)松脫，如果在耐久試驗(yàn)結(jié)束后仍無(wú)松脫，則依次用力矩扳手拆卸各螺釘，比較螺釘?shù)牟鹦读亍５谒?，重?fù)拆裝耐落螺釘，研究重復(fù)拆卸對(duì)耐落螺釘防松性能的影響。

3.3 試驗(yàn)結(jié)果

3.3.1 四種結(jié)構(gòu)形式的螺紋連接拆卸力矩比較。在振動(dòng)試驗(yàn)進(jìn)行了30 h后，液體螺紋膠和耐落螺絲都未出現(xiàn)松脫，都滿足機(jī)載光電產(chǎn)品耐久試驗(yàn)要求。最后，用力矩扳手拆卸各螺釘，拆卸力矩從0.5 N·m開(kāi)始，逐次增加力矩，依次試拆卸各螺釘，記錄各螺釘拆卸時(shí)對(duì)應(yīng)的力矩值（見(jiàn)表1）。

從表2可以看出，在受拉、剪切載荷下，耐落螺釘比涂樂(lè)泰膠螺釘?shù)姆浪尚Ч?在扭轉(zhuǎn)和傾覆載荷下，耐落螺釘在拆卸力矩上略差于涂樂(lè)泰膠螺釘，但依然沒(méi)有松弛，起到了不松脫作用。

3.3.2 重復(fù)拆卸影響。靜態(tài)下，對(duì)耐落螺釘防松使用壽命進(jìn)行測(cè)試。螺釘重復(fù)拆裝進(jìn)工裝，每次的擰緊力矩均為1.2 N·m，記錄下20次拆卸的力矩，結(jié)果如圖9所示。對(duì)耐落螺釘反復(fù)拆卸了20次，雖然螺釘?shù)牟鹦读厝阅鼙ＷC防松需求，但此時(shí)螺釘預(yù)涂的膠體已出現(xiàn)一定斷裂現(xiàn)象，故為確保良好的防松效果，使用次數(shù)應(yīng)在20次以內(nèi)。

4 結(jié)論

①耐落螺釘可以滿足機(jī)載光電產(chǎn)品防松要求，在耐久試驗(yàn)后未松脫。在受拉、剪切載荷下，耐落螺釘比涂樂(lè)泰膠螺釘?shù)姆浪尚Ч?在扭轉(zhuǎn)和傾覆載荷下，耐落螺釘在拆卸力矩上略差于涂樂(lè)泰膠螺釘，但依然沒(méi)有松弛，起到了不松脫的作用。

②耐落螺釘反復(fù)拆卸，仍能保證防松需求，但此時(shí)螺釘預(yù)涂的膠體已出現(xiàn)一定斷裂現(xiàn)象，故為確保良好的防松效果，使用次數(shù)應(yīng)在20次以內(nèi)。

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