CN110333025A - 自锁螺母锁紧力矩有效性检测工具的设计方法及螺纹塞规 - Google Patents

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Abstract

本申请属于紧固件锁紧力矩检测技术领域，特别涉及一种自锁螺母锁紧力矩有效性检测工具的设计方法及螺纹塞规。设计方法包括：将螺纹塞规分别拧入多个待测自锁螺母；测量未旋入部分的待测自锁螺母的高度值及对应的最小锁紧力矩值；在坐标轴中将上述数据进行绘制；对数据进行二次多项式拟合，得到关系曲线；根据待测自锁螺母规定的最小锁紧力矩值得到对应的理想高度值；将理想高度值作为参数值对螺纹塞规进行改进。本申请的自锁螺母锁紧力矩有效性检测工具的设计方法，可以设计不同规格的检测工具用来快速且准确的来检测自锁螺母是否可用，减少浪费的同时可以大幅减少检测工作量；螺纹塞规省略了测量时游标卡尺的使用，简化测量操作，提高工作效率。

Description

自锁螺母锁紧力矩有效性检测工具的设计方法及螺纹塞规
技术领域
本申请属于紧固件锁紧力矩检测技术领域，特别涉及一种自锁螺母锁紧力矩有效性检测工具的设计方法及螺纹塞规。
背景技术
自锁螺母是航空发动机上大量使用且拆装更换频率最高的零件之一，其多次使用后的锁紧力矩会出现衰减，所以每次装配时应检测其锁紧性能。但目前在装配现场，由于每个自锁螺母的装配使用次数很难统计，且又缺少方便检测自锁螺母锁紧力矩值的工具或方法，导致目前装配、分解时出现自锁螺母的检测工作繁琐和有效性判断不规范的现象。另外大量自锁螺母因无法判断其有效性而直接报废，造成了巨大的浪费。
其中，对于UNJ螺纹的开槽收口自锁螺母，可以采用螺纹塞规配合游标卡尺测量的方法来判定其锁紧性能有效性。该方法的原理是利用自锁螺母收口处机械变形程度与其锁紧力矩的正相关性，具体作法是将塞规通端拧入自锁螺母至不能通过处，然后用游标卡尺测量塞规的未旋入高度，并与判定值进行比较。若塞规未旋入高度小于判定值，则不合格，反之合格。
另外，使用现有技术方案测量自锁螺母锁紧力矩有效性时需要事先掌握对应螺母规格的塞规未旋入高度的判定值，该值是在大量测量的基础上积累出来的，且具体的测量方法未知。由于我国航空发动机大量使用的是MJ螺纹压扁收口自锁螺母，目前缺少对应的判定值，故不适用于现有技术方案。并且，使用现有技术方案时需要使用游标卡尺配合测量，操作不便且效率低下。
发明内容
为了解决上述技术问题至少之一，本申请提供了一种自锁螺母锁紧力矩有效性检测工具的设计方法及螺纹塞规。
第一方面，本申请公开了一种自锁螺母锁紧力矩有效性检测工具的设计方法，包括如下步骤：
步骤一、将螺纹塞规分别拧入同型号的多个待测自锁螺母，其中，螺纹塞规的通端拧入后未通过待测自锁螺母；
步骤二、用游标卡尺分别测量所述螺纹塞规未旋入部分的所述待测自锁螺母的高度值，并且，使用扭力机测量每个所述高度值条件下对应的自锁螺母的最小锁紧力矩值，从而获得一组高度值数据以及与所述高度值相对应一组最小锁紧力矩值数据；
步骤三、在纵轴为力矩、横轴为高度的坐标轴中，将所述一组高度值数据测数据以及对应一组最小锁紧力矩值数据进行绘制；
步骤四、对坐标轴中的数据进行二次多项式拟合，得到高度值与最小锁紧力矩值之间的关系曲线；
步骤五、根据所述待测自锁螺母规定的最小锁紧力矩值得到对应的理想高度值；
步骤六、将所述理想高度值作为参数值对所述螺纹塞规进行改进，从而得到改进后的螺纹塞规。
根据本申请的至少一个实施方式，所述步骤五包括：
步骤5.1、在所述待测自锁螺母规定的最小锁紧力矩值基础上，加上预定的安全裕度，从而得到所述待测自锁螺母的理想锁紧力矩值；
步骤5.2、将所述理想锁紧力矩值带入步骤四中的所述高度值与最小锁紧力矩值之间的关系曲线，从而得到所述理想锁紧力矩值相对应的理想高度值。
根据本申请的至少一个实施方式，所述步骤六包括：
步骤6.1、在所述螺纹塞规的通端端部同轴设置一个圆柱形凸台，所述凸台的外径小于所述通端上外螺纹的外径，其中，所述参数值为所述凸台的轴向高度值。
根据本申请的至少一个实施方式，所述多个待测自锁螺母取自不同台份发动机的不同分解次，具有不同的使用状态的自锁螺母。
第二方面，本申请还公开了一种螺纹塞规，所述螺纹塞规为上述任一项所述的自锁螺母锁紧力矩有效性检测工具的设计方法设计得到的螺纹塞规，其中，所述螺纹塞规包括本体部以及位于所述本体部两端的通端和止端，所述通端上设置有第一螺纹部，所述第一螺纹部上设置有外螺纹，在所述第一螺纹部的轴向外侧的所述通端端面上，同轴设置有一个圆柱形凸台，所述凸台的外径小于所述第一螺纹部外径，所述凸台的轴向高度值为所述理想高度值。
根据本申请的至少一个实施方式，所述本体部的径向截面呈正六边形。
根据本申请的至少一个实施方式，所述止端上设置有第二螺纹部，所述第二螺纹部上设置有外螺纹。
本申请至少存在以下有益技术效果：
本申请的自锁螺母锁紧力矩有效性检测工具的设计方法，可以设计不同规格的检测工具用来快速且准确的来检测自锁螺母是否可用，减少浪费的同时可以大幅减少检测工作量，还可以保证装机自锁螺母的可靠性，是现阶段发动机研制的需要，也是装配、检测技术发展的需要，可解决装配现场自锁螺母有效性检测不规范的现象；并且，螺纹塞规省略了测量时游标卡尺的使用，简化测量操作，提高工作效率。
附图说明
图1是本申请自锁螺母锁紧力矩有效性检测工具的设计方法中螺纹塞规拧入待测自锁螺母时的示意图；
图2是本申请自锁螺母锁紧力矩有效性检测工具的设计方法中高度值与最小锁紧力矩值关系曲线图；
图3是根据本申请自锁螺母锁紧力矩有效性检测工具的设计方法得到的螺纹塞规的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
下面结合附图1-图3对本申请的自锁螺母锁紧力矩有效性检测工具的设计方法及螺纹塞规进一步详细说明。
第一方面，本申请公开了一种自锁螺母锁紧力矩有效性检测工具的设计方法，可以包括如下步骤：
步骤一、如图1所示，将螺纹塞规2分别拧入同型号的多个待测自锁螺母1，其中，螺纹塞规2的通端拧入后未通过待测自锁螺母1。
其中，为了使拟合曲线能准确的反映塞规未旋入值h和螺母锁紧力矩的关系，要求被测螺母数量足够大且要具有代表性。为此选取了来自不同台份发动机的不同分解次，具有不同的使用状态的自锁螺母共计300件进行测量。另外，由于每个规格的螺母都要有其对应的检测塞规，本发明只选取规格为MJ8×1-4H5H的塞规作为研制对象，对于其它规格的自锁螺母，也可依据本设计方法去设计其对应规格的检测塞规。
步骤二、用游标卡尺分别测量螺纹塞规未旋入部分的待测自锁螺母的高度值(参见图1中h)，并且，使用扭力机测量每个高度值条件下对应的自锁螺母的最小锁紧力矩值，从而获得一组高度值数据以及与所述高度值相对应一组最小锁紧力矩值数据。
具体地，一组高度值数据以及一组最小锁紧力矩值数据如下表1所示(本实施例中选取了300件待测自锁螺母，此处仅列举了17组相关数据)：
表1
步骤三、在纵轴为力矩(N.m)、横轴为高度h(mm)的坐标轴中，将一组高度值数据测数据以及对应一组最小锁紧力矩值数据进行绘制，参见图2所示关系曲线图中的点。
步骤四、对坐标轴中的数据进行二次多项式拟合，得到高度值与最小锁紧力矩值之间的关系曲线，参见图2所示的关系曲线图。
进一步，本实施例中，优选采用matlab软件将这些数据点进行拟合。
其中，Coefficients(with 95％confidence bounds)：
p1＝-0.1683(-0.3944,0.05789)；
p2＝1.636(0.274,2.997)；
p3＝-1.573(-3.606,0.4591)。
步骤五、根据待测自锁螺母规定的最小锁紧力矩值得到对应的理想高度值。
具体地，步骤五包括：
步骤5.1、在待测自锁螺母规定的最小锁紧力矩值基础上，加上预定的安全裕度，从而得到待测自锁螺母的理想锁紧力矩值。本实施例中，
步骤5.2、将理想锁紧力矩值带入步骤四中的所述高度值与最小锁紧力矩值之间的关系曲线，从而得到理想锁紧力矩值相对应的理想高度值。
本实施例再，根据自锁螺母技术条件(HB 7686-2001)中要求的最小锁紧力矩值为0.7N.m，加之预定的安全裕度0.3N.m，故将1.0N.m带入拟合曲线的公式中，反推出其对应的塞规未旋入高度约为2mm，此高度即为塞规判定自锁螺母锁紧力矩是否合格的判定值。
步骤六、将理想高度值作为参数值对螺纹塞规进行改进，从而得到改进后(新型)的螺纹塞规。
具体地，步骤六包括：
步骤6.1、在螺纹塞规的通端端部同轴设置一个圆柱形凸台，凸台的外径小于通端上外螺纹的外径，其中，上述的参数值(即理想高度值)为凸台的轴向高度值。
最终，使用新型检测塞规进行测量规格为MJ8×1-4H5H的自锁螺母时，只需用手将塞规拧入螺母，若其塞规端面未伸出螺母端面，则螺母锁紧力矩为合格，反之不合格。测量全过程不再需要使用游标卡尺。
第二方面，本申请还公开了一种螺纹塞规；螺纹塞规为上述任一项所述的自锁螺母锁紧力矩有效性检测工具的设计方法设计得到的螺纹塞规。
其中，螺纹塞规包括本体部21以及位于本体部21两端的通端22和止端23，通端22上设置有第一螺纹部24，第一螺纹部24上设置有外螺纹，在第一螺纹部24的轴向外侧的通端22端面上，同轴设置有一个圆柱形凸台25，凸台25的外径小于第一螺纹部24外径，凸台25的轴向高度值为所述理想高度值。
进一步地，优选本体部21的径向截面呈正六边形，在止端23上设置有第二螺纹部26，第二螺纹部26上设置有外螺纹。
本申请的螺纹塞规使用时，当塞规(通端22一端)旋入被测螺母并拧紧时，可以通过判断凸台22的端面与螺母收口端端面的高低关系来判断塞规未旋入值是否符合要求。若目视不方便判断，可以在检测前，先将螺纹塞规凸台22端面蘸些印泥，塞规旋入螺母并拧紧后，将二者端面向白纸上按压，若白纸上留下印泥痕迹，则说明塞规凸台22端面已伸出螺母收口端面，说明塞规未旋入值小于H，则螺母锁紧性能不合格，反之合格。按此方法可以大大提高检测自锁螺母的效率。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种自锁螺母锁紧力矩有效性检测工具的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、将螺纹塞规分别拧入同型号的多个待测自锁螺母，其中，螺纹塞规的通端拧入后未通过待测自锁螺母；
步骤二、用游标卡尺分别测量所述螺纹塞规未旋入部分的所述待测自锁螺母的高度值，并且，使用扭力机测量每个所述高度值条件下对应的自锁螺母的最小锁紧力矩值，从而获得一组高度值数据以及与所述高度值相对应一组最小锁紧力矩值数据；
步骤三、在纵轴为力矩、横轴为高度的坐标轴中，将所述一组高度值数据测数据以及对应一组最小锁紧力矩值数据进行绘制；
步骤四、对坐标轴中的数据进行二次多项式拟合，得到高度值与最小锁紧力矩值之间的关系曲线；
步骤五、根据所述待测自锁螺母规定的最小锁紧力矩值得到对应的理想高度值；
步骤六、将所述理想高度值作为参数值对所述螺纹塞规进行改进，从而得到改进后的螺纹塞规。
2.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述步骤五包括：
步骤5.1、在所述待测自锁螺母规定的最小锁紧力矩值基础上，加上预定的安全裕度，从而得到所述待测自锁螺母的理想锁紧力矩值；
步骤5.2、将所述理想锁紧力矩值带入步骤四中的所述高度值与最小锁紧力矩值之间的关系曲线，从而得到所述理想锁紧力矩值相对应的理想高度值。
3.根据权利要求2所述的设计方法，其特征在于，所述步骤六包括：
步骤6.1、在所述螺纹塞规的通端端部同轴设置一个圆柱形凸台，所述凸台的外径小于所述通端上外螺纹的外径，其中，所述参数值为所述凸台的轴向高度值。
4.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述多个待测自锁螺母取自不同台份发动机的不同分解次，具有不同的使用状态的自锁螺母。
5.一种螺纹塞规，其特征在于，所述螺纹塞规为如权利要求1-4任一项所述的自锁螺母锁紧力矩有效性检测工具的设计方法设计得到的螺纹塞规，其中，所述螺纹塞规包括本体部(21)以及位于所述本体部(21)两端的通端(22)和止端(23)，所述通端(22)上设置有第一螺纹部(24)，所述第一螺纹部(24)上设置有外螺纹，在所述第一螺纹部(24)的轴向外侧的所述通端(22)端面上，同轴设置有一个圆柱形凸台(25)，所述凸台(25)的外径小于所述第一螺纹部(24)外径，所述凸台(25)的轴向高度值为所述理想高度值。
6.根据权利要求5所述的螺纹塞规，其特征在于，所述本体部(21)的径向截面呈正六边形。
7.根据权利要求5所述的螺纹塞规，其特征在于，所述止端(23)上设置有第二螺纹部(26)，所述第二螺纹部(26)上设置有外螺纹。
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