CN109306999A - 一种发动机结构用高强度自锁螺母 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种自锁螺母及组件，具有一体成型的环体结构，环体内壁设有螺纹，环体沿轴设有头部、扳拧部和收口部；所述扳拧部具有十角头结构，所述十角头以五个角为一组分为两组，两组对称分布，位于每组中最边缘的两个角边平行。所述自锁螺母的内壁上沿轴开设有至少一条轴向槽，轴向槽可拆卸容纳有常温收缩状的形状记忆合金楔条。本发明的自锁螺母具有质轻、高强、防松等多种优良性能。
Description
技术领域
本发明属于紧固件技术领域，具体涉及一种发动机结构用十角头高强度自锁螺母。
背景技术
机械装备螺纹连接结构通用采用六角螺母与外螺纹紧固件配套使用，并根据承载能力的不同和使用场合的要求，将螺母其设计成：普通六角螺母、六角锁紧螺母、薄六角螺母、厚六角螺母、六角槽型螺母等多种形式，多与垫圈一起配合使用。但由于普遍承载能力不强，结构尺寸偏大、安装时较易打滑，防松能力较弱，因而只适用于常规连接结构中。
而在航空航天领域则主要采用：凸缘六角自锁螺母、单耳托板自锁螺母、双耳自锁托板螺母、游动自锁托板螺母、高锁螺母、游动高锁螺母、开槽自锁螺母等。为提升螺母的防松能力，常采用串保险丝成组使用、收口等进行防松。同时可采用加大支撑面的面积，从而提高螺纹连接的防松能力。较为常见的是采用六角法兰面自锁螺母、十二角法兰自锁螺母。只有对扳拧力矩和结构尺寸要求更高的场合会才会使用十二花键头自锁螺母。
随着航空航天工业的发展，以航空发动机为代表的高温腐蚀环境对紧固件提出了愈加苛刻的要求。对具有超高强度、结构尺寸小、重量轻、高耐蚀性、和优良的持久断裂性能和防性能优异的紧固件的需求变得愈加迫切。
发明内容
本发明的目的在于提供一种发动机结构用高强度自锁螺母，具有质轻、高强、防松等多种优良性能。
本发明的自锁螺母，具有一体成型的环体结构，环体内壁设有螺纹，环体沿轴设有头部、扳拧部和收口部；所述扳拧部具有十角头结构，所述十角头以五个角为一组分为两组，两组对称分布，位于每组中最边缘的两个角边平行。
所述自锁螺母的内壁上沿轴开设有至少一条轴向槽，能够容纳常温收缩状的形状记忆合金楔条，所述形状记忆合金楔条安装于轴向槽后，截面超出自锁螺母的螺纹所在内表面约0.05mm。
收口部具有收口变形。安装形状记忆合金楔条的收口方式可以有更高的要求，使收口部收口变形为椭圆状，轴向槽位于椭圆的短边上。收口部收口变形为两点收口。
头部为法兰台状结构，头部自端面向内具有一段凹弧面，弧高为0.2～0.5mm，优选0.3mm。
其中，所述自锁螺母的螺纹为MJ或UNJ螺纹。母体采用GH4169、GH738、GH159等高温合金制造。自锁螺母表面采用涂覆二硫化钼或镀银处理。
本发明所提供的自锁螺母，经特别设计，具有如下优点：扳拧可靠，结构尺寸小，强度高，重量轻，塑性、持久断裂性能好，韧性优良，防松性能好，抗疲劳性能优异，在航空航天、船舶、核电等领域具有广泛的应用前景，特别适用于发动机结构连接的高温、强震、力矩大的严苛环境。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1-2是本发明的整体结构示意图。
图3常温收缩状的形状记忆合金楔条的截面图。
图4膨胀后的形状记忆合金楔条的截面图。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合具体附图对本发明进行详细描述。
本发明提供的自锁螺母，如图1-2所示，具有一体成型的环体结构，环体内壁设有螺纹，环体沿轴设有头部1、扳拧部2和收口部3；所述扳拧部2具有十角头结构，所述十角头以五个角为一组分为两组，两组对称分布，位于每组中最边缘的两个角边平行。这种十角头结构是由常规的十二角头去掉任意两个相距最远的角而形成，因此该十角头的结构尺寸与十二角头自锁螺母几乎相同，仅减少两个扳拧槽，外扳拧齿根形成的圆截面面积不变，扳拧效果几乎不受影响，能够保证设计承载能力不降低，并进一步降低了产品重量，对于规格为MJ6的产品，可减重约2％，非常适合于对重量要求严苛的发动机领域，这对航空航天发动机结构减重具有重要意义。同时，十角头自锁螺母可以与规格的十二角头自锁螺母通用定力矩扳手，具有良好的安装适配性。
所述自锁螺母的内壁上沿轴开设有至少一条轴向槽，能够容纳常温收缩状的形状记忆合金楔条4(图3)，所述形状记忆合金楔条4安装于轴向槽后，截面超出自锁螺母的螺纹所在内表面约0.05mm，达到刚接触安装螺栓螺纹大径的效果。本发明的自锁螺母安装使用时，摩擦热使形状记忆合金楔条4发生膨胀(图4)，膨胀的形状记忆合金楔条4对安装的螺栓进行径向挤压，使螺栓产生径向偏心，从而实现进一步防松。形状记忆合金楔条4的形状不受限制，本例中常温下为方形条，受热后膨胀为圆形条，从而楔紧螺栓。轴向槽的形状也不受限制，可为方型槽或燕尾型槽、梯形槽及其他槽型。
收口部3采用工具实现收口变形，能够提高自锁螺母尾部的夹紧力。安装形状记忆合金楔条4的收口方式可以有更高的要求，使收口部3收口变形为椭圆状，轴向槽位于椭圆的短边上，可以通过收口，封闭或变形轴向槽槽口的一段。有效防止形状记忆合金楔条4从收口端面滑出。使收口部3收口变形为椭圆状的收口方式具有多种，一般采用两点收口即可。
头部1优选为法兰台状结构，头部1自端面向内具有一段凹弧面5，弧高为0.2～0.5mm，优选0.3mm。凹弧面5能够确保螺母边缘和接触面紧密压实，实现螺母体头部1端面完全封闭轴向槽，防止形状记忆合金楔条4震离螺母体。
其中，所述自锁螺母的螺纹为MJ或UNJ螺纹。母体采用GH4169、GH738、GH159等高温合金制造，其在650℃以下具有优异的屈服强度，其抗拉强度均超过1300MPa，且有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能，以及较好的加工性能、焊接性能和长期组织稳定性，非常适合发动机紧固件使用。自锁螺母表面处理采用涂覆二硫化钼(MoS2)或镀银工艺，进一步提高耐腐蚀效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种自锁螺母，具有一体成型的环体结构，环体内壁设有螺纹，环体沿轴设有头部(1)、扳拧部(2)和收口部(3)；所述扳拧部(2)具有十角头结构，所述十角头以五个角为一组分为两组，两组对称分布，位于每组中最边缘的两个角边平行。
2.根据权利要求1所述的自锁螺母，其特征在于，所述自锁螺母的内壁上沿轴开设有至少一条轴向槽。
3.根据权利要求1所述的自锁螺母，其特征在于，收口部(3)具有收口变形；收口变形为两点收口；收口部(3)收口变形为椭圆状，轴向槽位于椭圆的短边上。
4.根据权利要求1所述的自锁螺母，其特征在于，头部(1)为法兰台状结构，头部(1)自端面向内具有一段凹弧面(5)，弧高为0.2～0.5mm，优选0.3mm。
5.根据权利要求1所述的自锁螺母，其特征在于，所述自锁螺母的螺纹为MJ或UNJ螺纹；母体采用GH4169、GH738、GH159高温合金制造；自锁螺母表面采用涂覆二硫化钼或镀银处理。
6.一种自锁螺母组件，具有一体成型的环体结构，环体内壁设有螺纹，环体沿轴设有头部(1)、扳拧部(2)和收口部(3)；所述自锁螺母的内壁上沿轴开设有至少一条轴向槽，轴向槽可拆卸容纳有常温收缩状的形状记忆合金楔条(4)。
7.根据权利要求6所述的自锁螺母组件，其特征在于，所述扳拧部(2)具有十角头结构，所述十角头以五个角为一组分为两组，两组对称分布，位于每组中最边缘的两个角边平行；所述形状记忆合金楔条(4)安装于轴向槽后，截面超出自锁螺母的螺纹所在内表面约0.05mm。
8.根据权利要求6所述的自锁螺母组件，其特征在于，收口部(3)具有收口变形；收口变形为两点收口；收口部(3)收口变形为椭圆状，轴向槽位于椭圆的短边上。
9.根据权利要求6所述的自锁螺母组件，其特征在于，头部(1)为法兰台状结构，头部(1)自端面向内具有一段凹弧面(5)，弧高为0.2～0.5mm，优选0.3mm。
10.根据权利要求6所述的自锁螺母组件，其特征在于，所述自锁螺母的螺纹为MJ或UNJ螺纹；母体采用GH4169、GH738、GH159等高温合金制造；自锁螺母表面采用涂覆二硫化钼或镀银处理。
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