[发明专利]一种高锁螺栓及与其相适配的扳拧工具

说明书

技术领域

本发明属于航空、航天设备用紧固件及其扳拧工具领域，尤其是涉及一种高锁螺栓及其扳拧工具。

背景技术

高锁螺栓、螺母(或称“套环”)紧固件主要应用于飞机结构上，例如飞机夹板、飞机舱体、蒙皮等的连接，并带有自锁性能。高锁螺栓一般由螺栓头、带有螺纹段的螺杆构成，螺纹段起始于螺杆的尾部，在螺杆尾部的端面沿螺杆轴心延伸开设有内六方槽，而相应扳拧工具则具有与之相适配的六角形的锥头，安装时高锁螺栓的螺杆从孔的一侧插入，在另一侧旋套螺母，扳拧工具的六角形的锥头伸入螺杆尾部的内六方槽，其作用为在使用中通过对其扳拧施加扭力限位，控制高锁螺栓不能转动，扳拧工具转动螺母，直至螺母达到安装效果。高锁螺栓螺母连接副在装配时，高锁螺栓的螺纹段螺杆的强度应不受内六方槽结构的影响，扳拧工具的锥头应很容易地插入或退出内六方槽，在扳拧过程中，内六方驱动系统应能均匀传递扭力。

但在实际使用过程中，高锁螺栓与螺母装配时，因其设计的扭力值较大，特别是规格较小的产品相互装配时，会出现装配扭矩超出了螺栓内六方槽的极限扭矩，导致安装过程中内六方槽发生“打滑”，损坏内六方槽的现象，从而不能满足使用装配要求。高锁螺栓的内六方槽一般设计为直壁式的六个面的六方槽，扳拧工具的六角形的锥头和六方槽壁需紧密配合，以实现传动面和从动面的面碰面接触，只有扳拧工具的六角形锥头适当地对准插入槽内一定深度时，才能产生这样的面对面接触。但实际使用中，为了使六方扳拧工具能插入六方槽内，两者之间必须有留有一定的配合间隙，而配合间隙易导致扳拧工具与六方槽很难达到面碰面且大面积接触，因此，扳拧工具施加扭矩时，扭力往往集中在六方槽结构的局部接触区域，从而导致高的局部应力，高应力促使六方槽发生变形，形成斜坡，发生扳拧工具“打滑”，导致产品装配失效。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种高锁螺栓及其扳拧工具，以解决上述问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种高锁螺栓，包括螺栓头、具有螺纹段的螺杆，螺纹段起始于螺杆的尾部，在螺杆尾部沿螺杆轴心方向还开设有花型槽，所述花型槽由位于中心的中心部分以及如同花瓣似的围绕中心部分均匀分布、并向外延伸的多个瓣角组成。

进一步，所述瓣角为五个为最佳，也可以为三个、四个或六个。

进一步，各所述瓣角均为横截面为平滑过渡的椭圆状，部分与中心部分相交。

进一步，各所述瓣角的顶部圆弧的曲率半径小于两侧弧边的曲率半径。

进一步，相邻两个瓣角的弧边及根部之间存有间隙，中心部分位于两瓣角根部之间的侧壁的横截面呈向内弯曲的圆弧。

进一步，中心部分呈圆柱形槽。

本发明还提供了与所述的高锁螺栓相匹配的扳拧工具，包括锥头，其具有与所述高锁螺栓的花型槽相适配的形状，即包括圆柱状的中心体以及如同花瓣似的围绕中心体均匀分布、并向外突出的多个肋条。

进一步，所述肋条为五个、三个、四个或六个。

进一步，各所述肋条均为横截面为平滑过渡的椭圆状，并也可优选为其顶部圆弧的曲率半径小于两侧弧边的曲率半径；相邻的两个肋条的弧边及根部之间存有间隙，且中心体位于两肋条根部之间的侧壁的横截面呈向内弯曲的圆弧；锥头的整体轴线长度也与花形槽的深度相匹配。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

本发明所述的高锁螺栓特殊槽结构及扳拧工具的锥头结构，两者之间的配合使得力矩性能方面为高锁螺栓提供了最好的机械性能，其最小抗扭强度比内六方槽提升5％-25％，设计的特殊几何结构由于具有更高的力矩性能、增加了极限力矩、降低径向应力，提供更高的力矩传递。不仅解决了内六方槽固定安装系统中遇到的六角槽磨损、损伤以及打滑等安装问题，而且不会影响紧固件的机械性能。且内五角梅花型槽工作槽深相比内六方槽浅，故可有效减短高锁螺栓的螺纹长度，最终降低高锁螺栓自重。当产品应用在航空器上时，从而也大大减轻了航空器自身重量，可节约大量运行成本。

一般情况下，多边形的棱边越多越容易打滑，由于内五角梅花型槽驱动系统为内五角槽，故内五角槽相比内六方槽不易打滑，且该系统设计与正五角形又有所不同，五个角设计为突出的椭圆角，扳拧工具在驱动时是面接触，而不是点接触。这使得驱动力矩传递更有效率。

内五角梅花型槽可用于任何扭矩要求，但它最适用于高，中扭矩场合。它的快速、方便与驱动工具结合使它极适合于自动装配。

由于它是用支撑面有效传递扭矩，扳拧工具基本上不会损坏，因此节约了驱动工具成本。