[发明专利]锁紧螺母的固紧装置和紧固连接方法

说明书

本发明涉及一种用于锁紧螺母的固紧装置和一种紧固连接方法，在该装置中，螺母起子的套筒扳手在达到一预定转矩时便会使锁紧螺母产生一种看得见的标记。

在标准的带螺纹的固紧件系统中，内孔紧固件有可拧到插入式紧固件的外螺纹上的内螺纹，相配紧固件的扳紧表面成了使紧固件被拧紧和使一个或多个工件在扳动表面被夹紧在一起的手段。相配紧固件与工件的组合通常称为“连接”或“接头”，带外螺纹的紧固件称为螺钉、螺栓和销钉，而带内螺纹的紧固件称为螺母或套环。

一种满意的连接必定需要足够的夹持或预载荷，由于夹持载荷而得到适当加载的紧固件可以抵抗疲劳破坏，因此，需要知道紧固件加到结构上的夹持载荷，才能确信连接具有足够的疲劳强度。

夹持的紧固载荷与螺母对于在螺母上施加转矩使之在螺钉上对着工件进一步拧紧时的抗力有关，当拧紧载荷增大时，对进一步拧紧的抗力就增大，转动螺母所需的转矩也增大。

授予Stencel的美国专利4,260,005(1981年4月7日)公开了一种有限载荷的自锁套环，该套环有若干个沿其外圆周隔开分布的凸角，用作扳动表面和转矩限制件。一个三角形的管套(即扳动工具)具有与凸角侧面接合并相对于螺钉而旋动套环的平坦部分。当达到一预定的夹持载荷时，凸角便产生径向压缩变形而合并入套环本体内，而且由于凸角不再形成管套的扳动材料而终止扳动。当凸角破坏时，凸角的径向向内的变形使套环材料径向向内并靠到相配螺钉的螺纹上而产生螺纹锁定作用。

套筒扳手旋紧紧固件的速度极快，故凸角在转动程度很小时就发生损坏。对套环快速施加紧固转矩可能会由于板件的松弛而使预载荷损失，这种松驰是由于板件在受到初始载荷后连续变形而造成的。在这种变形过程中，会由于材料移离夹紧区而降低单位面积的载荷和绝对加载量。

凸角在相当于所需预载荷的载荷下受损坏，但是，松驰是一种与时间有关的现象，当预载荷发展较慢时，松驰作用和预载荷的损失将会较小。

在某些用途中，可能要求能改变预载荷，即使在使用同样的螺母时也是如此。例如，当板件在压力下的强度不如其他板件高时，就需要降低对它们的压力。

在宇航结构中使用的固紧装置的一个重要方面是提供一种已知的并且可重复的夹紧载荷。该载荷与旋动紧固件的转矩有直接关系。在某些用途中，在形成夹紧而不是克服摩擦的过程中，不采用大的旋动转矩。为了将预载荷提高到高于设计的预载荷值以补偿松驰作用和不完全的固紧，可能需要再次扳动。

固紧装置的另一重要方面是能形成表明“接头”已被正确地扭转而不必再行拧紧的目视标志。授予Wing的美国专利4,784,549(1988.11.15)、4,858,299(1989.8.21)、4,881,316(1989.11.21)和5,012,704(1989.6.21)公开过上述这种结构。上述专利总的说来是在每个第一和第二扳手中各设置一个刻凹槽的球，该球受驱动转动地越过并进入从螺母径向凸出的轴向凸角的轴向外表面，它们与凸角接合便“凿出”两条轴向隔开并沿圆周越过凸角的凹槽。按这种方法，表面刻凹槽的球在形成上述凹槽时可能从螺母上剪切出少量材料，这些剪下的材料会污染安装紧固件的系统，而露出的凹槽有受腐蚀的倾向。

因此，本发明的目的是提供一种锁紧螺母的固紧装置和一种紧固连接方法，它们可以预定的扭矩拧紧螺母，并且在达到该预定的扭矩时给螺母提供一种可视标记。