[实用新型]干涉型无耳游动托板螺母

说明书

技术领域

本发明涉及一种紧固连接装置。

背景技术

目前，在航空、航天等领域的机械结构中，经常使用螺栓来连接带孔的若干层板(包括铝合金6061或7075、钛合金Ti6Al4V、碳纤维复合材料T700/M21等)，连接结构如图1所示，包括铆钉1和自锁螺母2，采用两个铆钉1将自锁螺母2固定在层板3上。这种连接方式有三个缺点：

(1)这些层板中的孔大多数是通过传统的钻、铰等机械加工方式加工，孔内壁表面粗糙度大、存在微观裂纹的可能性增大，当孔处于高载、交变应力条件下，孔内壁存在微观裂纹处会产生应力集中现象。当应力大于材料本身的屈服强度时，结构微裂纹出现扩展，最终可能导致整个结构报废，浪费较大。

(2)安装需要的孔数量很多，各相邻孔之间的中心距L1和形位公差L要求高，并降低飞机结构整体的强度约为30％，且存在多个中心距L1和形位公差L，易出现误差积累，造成螺栓不能正常装配。此时如果强制装配，固定托板螺母的面板与结构易产生干涉，使结构变形，产生有害的附加作用力。

(3)铆钉连接的螺母，推出力和拧脱力矩较小。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种干涉型无耳游动托板螺母，无需使用两个铆钉，减少了孔的数量，降低了对孔中心距的要求，提高了生产合格率和效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括座圈夹、座圈和自锁螺母；所述的座圈为U行结构，开口两侧的侧壁垂直于底部，两侧侧壁上分别开有平行于底部的装配槽，且两侧的装配槽到底部的距离相等，底部外壁凸起有能够与待装配的层板开孔过盈配合的柱体，且贯穿座圈底部和柱体开有通孔；所述的座圈夹为菱形结构，菱形的一个顶点开口，菱形另外两个相对的顶点能够安装到座圈侧壁的装配槽中，且座圈夹为弹性材质；所述的自锁螺母为中空柱体，一端带有底座，柱体能够通过座圈夹的开口进入菱形结构内部，且底座能够固定在座圈夹和座圈底部之间。

所述自锁螺母的材质为A286，座圈夹的材质为不锈钢17-7PH，座圈的材质为不锈钢17-4PH、钛合金Ti6Al4V或Ti-3Al-2.5V。

所述的座圈安装到层板开孔时，采用干涉装配，推拉直径大于座圈底部通孔的锥形芯棒通过座圈底部通孔，在孔壁上产生残余应力，将座圈装配到层板上。

本发明的有益效果是：

1)提高抗腐蚀性

使用适当过盈配合的芯棒进行安装，降低了安装成本并在孔周围产生比较均匀的残余压应力，并且阻止腐蚀材料进入座圈外径和孔壁之间，有效提高基体连接寿命约2倍以上。

2)降低安装成本，提高安装效率

装配需要的孔数量降低了两倍，游动托板螺母可以在0.76mm的最小径向范围内补偿形位公差的积累，降低了对形位公差的要求，飞机结构整体的强度提高约为35％。加工装配孔径大于正常孔径时，可以依次采用一级加大孔或二级加大孔。

3)提高推出力和拧脱力矩

用芯棒装配座圈时，对不同的基体材料(铝合金/钛合金/复合材料板)，在芯棒与座圈之间采用不同的干涉量，推出力和拧脱力矩分别提高约为50％和2倍。

附图说明

图1是现有技术的装配示意图，其中(a)为爆炸图，(b)为俯视图，(c)为剖视图；

图2是本发明的装配示意图，其中(a)为爆炸图，(b)为主视角立体图，(c)为45°视角立体图，(d)是剖视图，(e)是俯视图，(f)是左视图，(g)是干涉型无耳游动托板螺母的剖视图，(h)是层板的剖视图；

图3是采用锥形芯棒安装座圈的示意图，其中(a)是装配示意图，(b)是受力示意图；

图4是本发明的装配流程示意图；

图中，1—铆钉，2—自锁螺母，3-层板，4-座圈夹，5-锥形芯棒，6-座圈，φd₁-自锁螺母外径，φd₂—锥形芯棒工作带直径，φD₀-座圈内径，φD₁-座圈外径，φD₂-层板孔径，φD—座圈铰孔后尺寸，△R-自锁螺母游动径向最小范围。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。

如图2所示，本发明提供的干涉型无耳游动托板螺母包括座圈夹4、座圈6和自锁螺母2，这样在装配螺栓时允许自锁螺母在一定的半径差△R范围内游动。