CN106272216A - 航天器紧固件扭矩拧紧转接装置 - Google Patents

航天器紧固件扭矩拧紧转接装置 Download PDF

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宋晓晖
万毕乐
刘智斌
王再成
张益丹
刘哲
杨春生
路毅
张强
顾世新
张洁
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Beijing Institute of Spacecraft Environment Engineering
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    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B23/00—Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
    • B25B23/14—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers

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Abstract

本发明公开了一种航天器紧固件扭矩拧紧转接装置，主要由一体成型或分体螺纹连接的L型本体和连接套组成，L型本体包括水平杆和垂直杆两部分，垂直杆与水平杆采用一体式成型连接，其截面形状为相同的正六边形，六边形与对应的扭矩拧紧对象即内六角螺钉的端头匹配，连接套为一体成型的两段式圆柱件，圆柱件的直径不同，小直径的圆柱件一端与L型本体一端机械配合，其中L型本体的截面尺寸为适应不同规格的螺钉。本发明的转接装置测量误差小，通过一体式设计、保证了力矩扳手加一体式L型转接工装系统的输出力矩实测值基本上在理论计算值的88％～98％之间。

Description

航天器紧固件扭矩拧紧转接装置
技术领域
本发明属于航天器紧固件拆装技术领域，具体来说，涉及一种用于对航天器系统集成过程中的紧固件进行扭矩拧紧的转接装置。
背景技术
在航天器系统集成过程中，螺纹连接直接影响到航天器整体性能，一般采用对螺纹紧固件施加预紧力的方式，即采用扭矩拧紧装置通过操纵拧紧力矩值的方式来控制螺纹连接的预紧力，从而实现紧固件可靠安装。由于航天器结构日益复杂、受到布局约束等因素影响，致使紧固件的操作空间受限，存在着采用标准的预置式力矩扳手无法对紧固件实施扭矩拧紧的问题，紧固件的预紧程度无法量化，不能满足航天器系统集成的需要。
航天器系统集成过程中，紧固件无法实施扭矩拧紧的工况主要包括俩种类型：
1)轴向空间受限：沿螺钉轴线方向上的空余有效高度小于力矩扳手及转接头的高度之和，致使力矩扳手无法与螺钉有效连接；
2)径向空间受限：沿螺钉直径方向上的空余有效空间小于力矩扳手头部的回转直径，致使力矩扳手无法与螺钉有效连接。
因此需要设计对紧固件进行扭矩加载的转接装置，用于连接标准测量工具和紧固件，从而实现对操作空间受限的紧固件进行有效预紧。
发明内容
本发明的目的在于提供一种航天器紧固件扭矩拧紧转接装置，旨在分析转接装置特征参数的基础上，通过优化特征尺寸，研制系列化的航天器紧固件扭矩拧紧转接装置组套，以解决因操作空间受限导致的紧固件无法实施扭矩拧紧的问题，从而消除航天器系统集成过程中的测力矩盲点。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种航天器紧固件扭矩拧紧转接装置组套，主要由一体成型或分体螺纹连接的L型本体和连接套组成，L型本体包括水平杆和垂直杆两部分，垂直杆与水平杆采用一体式成型连接，其截面形状为相同的正六边形，六边形与对应的扭矩拧紧对象即内六角螺钉的端头匹配，连接套为一体成型的两段式圆柱件，圆柱件的直径不同，小直径的圆柱件一端与L型本体一端机械配合，其中L型本体的截面尺寸为适应不同规格的螺钉，正六边形的边长分别为1.44mm、1.72mm、2.29mm或2.86mm。
其中，连接套大圆柱体的一端设置外螺纹或内螺纹以连接力矩扳手或套筒。
其中，垂直杆的长度分别为15mm、20mm、30mm或50mm；水平杆的长度分别为50mm、80mm、100mm、120mm或150mm。
其中，连接套与力矩扳手连接的深度为35mm，与L型本体连接的长度为16mm；
其中，材料采用T9工具钢。
其中，L型本体中的垂直杆、水平杆由1块工具钢一次成型加工而成。
目前，在航天器系统集成阶段，针对紧固件无法使用标准力矩扳手实施扭矩拧紧的问题，一般由各平台根据型号的实际工况开发出相应的适应工况特点的非标准扭矩拧紧转接工具。尽管该类型的转接装置已部分用于航天产品的研制过程中，但尚存在通用性和灵活性差等缺陷，一个转接工装只适用于某一个型号某一种工况特定紧固件无法实施扭矩拧紧的问题，无法在其它型号、其它工况使用，造成工具数量的冗余和浪费，当遇到新的工况时，响应周期较长，需要设计全新的转接装置。本发明与现有装置相比，突出的优点和特点如下：
灵活性好，实现了紧固件扭矩拧紧转接装置的系列化，可通过优化组合水平杆、垂直杆可变参数，形成扭矩拧紧工具组套，在保证力矩加载准确性的前提下，最大限度实现转接装置轻量化；
适应性强，通过一体式L型转接装置设计，实现了航天器系统集成阶段所有工况下的紧固件无法实施扭矩拧紧的问题；
通用性好，可对航天器系统集成用的钛合金内六角圆柱头螺钉M3、M4、M5、M6共四种规格紧固件进行拧紧力矩加载；
响应周期短，该转接装置可适用于航天器系统集成过程各种轴向、径向空间受限的工况，通过变换连接套形式，能够与标准扭矩扳手做到迅速组合；
可靠性高，一体式L型转接装置采用合金钢制作，可重复可靠使用次数超过万次；
测量误差小，通过L型转接装置一体式设计、连接套与水平杆通过锁定螺丝固连和连接套与力矩扳手过渡配合等手段，保证了力矩扳手加一体式L型转接工装系统的输出力矩实测值基本上在理论计算值的88％～98％之间。
附图说明
图1为本发明的航天器紧固件扭矩拧紧转接装置组套示意图。
其中，1-垂直杆、2-水平杆、3-连接套。
图2为本发明具体实施时的航天器紧固件扭矩拧紧装置示意图。
其中，21-内六角螺钉、1-垂直杆、2-水平杆、3-连接套、5-力矩扳手(套筒)。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的航天器紧固件扭矩拧紧转接装置组套进行进一步说明，该说明仅仅是示例性的，并不旨在限制本发明的保护范围。
图1为本发明的航天器紧固件扭矩拧紧转接装置组套示意图，图2为具体实施时的航天器紧固件扭矩拧紧装置示意图。其中，航天器紧固件扭矩拧紧转接装置主要由一体成型或分体螺纹连接的L型本体和连接套3组成，L型本体包括水平杆和垂直杆两部分，垂直杆1与水平杆2采用一体式成型连接，其截面形状为相同的正六边形，六边形与对应的扭矩拧紧对象即内六角螺钉21的端头匹配，连接套3为一体成型的两段式圆柱件，圆柱件的直径不同，小直径的圆柱件一端与L型本体一端机械配合，其中L型本体的截面尺寸为适应不同规格的螺钉，正六边形的边长分别为1.44mm、1.72mm、2.29mm或2.86mm。垂直杆1的长度分别为15mm、20mm、30mm或50mm；水平杆的长度分别为50mm、80mm、100mm、120mm或150mm。连接套3与力矩扳手5连接的深度为35mm，与L型本体连接的长度为16mm；其中，材料采用T9工具钢。
本发明的航天器紧固件扭矩拧紧转接装置的具体使用方式可分述如下。
确认操作空间，是指测量影响紧固件测力矩的空余有效空间，作为选取力矩转接工装的依据，轴向空余有效空间用于确定垂直杆长度，径向空余有效空间作为确定水平杆长度的参考；
选取力矩转接装置：是指根据紧固件测力矩空间需要，选取对应规格的圆柱形接头一体式L型转接装置，即根据操作空间和力矩扳手的确定情况，确定一体式转接装置各项参数(包括转接装置截面尺寸、水平杆长度、垂直杆长度、圆柱体连接套型号等)，以确定转接装置的型号，如图1所示；
选取扭矩拧紧工具：是指根据空间受限的分类(紧固件轴向或径向空间受限)，并按照扭矩拧紧对象的规格，选取对应的扭矩拧紧扳手，一般应选取与转接装置匹配的扭矩拧紧工具；
连接力矩扳手与转接装置：是指根据选取的一体式转接装置，选取对应的力矩扳手，并将转接装置连接套与力矩扳手5连接，连接方式为过渡配合，如图2所示的零件4与5进行连接；
设定扳手示值：是指根据被测紧固件规格和选用的力矩转接装置，换算出力矩扳手上应显示的力矩值；
连接扭矩拧紧转接装置与内六角螺钉21：是指将与力矩扳手组合完毕的转接装置与螺钉内六角孔连接，采用插入式方式连接，如图2所示的零件1与零件2连接；
紧固件扭矩拧紧实施：是指根据上述内容确定好的扭矩拧紧工具组合和调整完毕的力矩显示值，通过转接装置对紧固件实施扭矩拧紧。
本发明基于对紧固件实施扭矩拧紧的需求，为了解决紧固件轴向、径向空间受限而引起的无法采用标准工具实施扭矩拧紧的问题，设计了一种系列化的航天器紧固件扭矩拧紧转接装置组套，可以适应目前航天器系统集成阶段各种紧固件安装工况，通过一体式转接装置的优化组合，并与标准力矩扳手可靠连接，从而实现航天器紧固件的拧紧程度量化可控，提高航天器系统集成的可靠性，有效地避免了航天器发生故障的风险，保证了航天器系统集成的顺利进行，通过在某平台数颗卫星中应用，取得了良好的效果。
尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.航天器紧固件扭矩拧紧转接装置，主要由一体成型或分体螺纹连接的L型本体和连接套组成，L型本体包括水平杆和垂直杆两部分，垂直杆与水平杆采用一体式成型连接，其截面形状为相同的正六边形，六边形与对应的扭矩拧紧对象即内六角螺钉的端头匹配，连接套为一体成型的两段式圆柱件，圆柱件的直径不同，小直径的圆柱件一端与L型本体一端机械配合，其中L型本体的截面尺寸为适应不同规格的螺钉，正六边形的边长分别为1.44mm、1.72mm、2.29mm或2.86mm。
2.如权利要求1所述的航天器紧固件扭矩拧紧转接装置，其中，连接套大圆柱体的一端设置外螺纹或内螺纹以连接力矩扳手或套筒。
3.如权利要求1所述的航天器紧固件扭矩拧紧转接装置，其中，垂直杆的长度分别为15mm、20mm、30mm或50mm；水平杆的长度分别为50mm、80mm、100mm、120mm或150mm。
4.如权利要求1所述的航天器紧固件扭矩拧紧转接装置，其中，连接套与力矩扳手连接的深度为35mm，与L型本体连接的长度为16mm。
5.如权利要求1-4任一项所述的航天器紧固件扭矩拧紧转接装置，其中，材料采用T9工具钢。
6.如权利要求1-4任一项所述的航天器紧固件扭矩拧紧转接装置，其中，L型本体中的垂直杆、水平杆由1块工具钢一次成型加工而成。
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