CN218718019U - 一种沉头型螺栓紧固件 - Google Patents
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Abstract
一种沉头型螺栓紧固件，所述紧固件包括自调心自锁螺母和高锁螺栓，所述自调心自锁螺母包括自锁螺母和调心垫圈，高锁螺栓包括内螺栓和外衬套，可以起到对螺栓孔孔壁的保护作用，在复合材料壁板的干涉连接过程中，仅通过自锁螺母的旋转即可使内螺栓相对外衬套轴向运动，在螺纹副运动的同时实现干涉连接，避免了敲击螺栓而带来的复合材料壁板结构损伤，同时由传统紧固件对连接基材的轴向和径向双重挤压，转变为外衬套内壁受到内螺栓光杆锥度的挤压而缓慢膨胀，进而缓慢的径向挤压螺栓孔，实现外衬套外壁与连接孔的干涉，连接过程平缓，不损伤复合材料，有效的减小了孔壁的损伤概率，可实现在复合材料结构上的干涉连接。
Description
技术领域
本申请属于螺栓技术领域，特别涉及一种沉头型螺栓紧固件。
背景技术
在机械连接中，紧固件连接孔是重要的疲劳裂纹的源。干涉配合可有效提高结构孔的疲劳性能和密封性能，因此，干涉配合技术大面积应用于航空铝合金和钢结构基材连接中。传统紧固件在实现结构干涉配合时，需要敲入或拉入连接孔中，对结构孔会产生一定程度的损伤，尤其对于复合材料结构，受限于损伤敏感性，传统紧固件无法在复合材料结构上实现干涉连接。
紧固件是航空产品上用量最大的一类标准件，螺栓螺母是其中用量较大的一类紧固件，传统高锁螺栓结构较为简单，干涉连接时，螺栓光杆外径尺寸需大于开孔尺寸，在安装过程中需要在螺栓头部将螺栓敲入孔中或从螺纹端拉入孔中，螺栓进入孔中时会对连接基材产生轴向和径向双重挤压，对孔壁产生一定的损伤。因此，传统高锁螺栓不适用于复合材料的干涉连接。随着飞机复合材料用量的逐步加大，飞机研制急需一种可实现在复合材料上能够干涉连接的紧固件。
发明内容
本申请的目的是提供了一种沉头型螺栓紧固件，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。
本申请的技术方案是：一种沉头型螺栓紧固件，所述紧固件包括自调心自锁螺母和高锁螺栓，所述自调心自锁螺母包括自锁螺母和调心垫圈，高锁螺栓包括内螺栓和外衬套，其中：
所述内螺栓的端部具有沉头结构，内螺栓的中部为光杆结构，所述光杆结构的外表面具有锥度，光杆结构的末端为平直段，所述平直段上设有外螺纹；
所述外衬套的主体部分为薄壁筒状结构，薄壁筒状结构的内壁具有匹配光杆结构的外表面锥度、外壁为等直径结构，外衬套的头部具有匹配沉头结构的沉头锥筒结构；
所述自锁螺母的上部为六方结构，六方结构的内部设有螺纹结构，六方结构的顶部通过变形形成自锁收口，自锁螺母的下部为具有预定高度的圆环结构，圆环结构的末端具有球面结构；
所述调心垫圈的内侧边缘具有适配于所述球面结构的内凹球面；
当通过所述沉头型螺栓紧固件进行夹层连接时，通过旋转自锁螺母能够使得内螺栓与外衬套之间的锥面提供给所述夹层径向挤压，从而使沉头型螺栓紧固件与夹层的螺栓孔形成干涉连接。
进一步的，所述光杆结构的外表面具有锥度使得光杆结构靠近沉头结构一侧的外径大于靠近外螺纹一侧的外径。
进一步的，所述薄壁筒状结构的内壁锥度使得薄壁筒状结构的壁厚自沉头锥筒结构一侧向另一侧逐渐增大。
进一步的，所述内螺栓具有外螺纹的一端沿着轴线方向设有齿轮槽孔，所述齿轮槽孔能够通过相匹配的螺丝刀控制所述内螺栓进行转动。
进一步的，所述外衬套中沉头锥筒结构的沉头角度、内螺栓中沉头结构的沉头角度与夹层的锪窝角度三者相匹配。
进一步的，在外衬套与内螺栓的接触面进行表面润滑处理。
进一步的，所述圆环结构的内孔尺寸大于外衬套的外径。
进一步的，所述圆环结构的尺寸大于六方结构。
进一步的，所述调心垫圈的内径介于自锁螺母中圆环结构的内外径之间，而调心垫圈的外径大于圆环结构的外径。
进一步的，所述调心垫圈的内径与所述圆环结构的内径相同或接近。
本申请的沉头型螺栓紧固件在现有结构的紧固件上进行改进即可，该紧固件具有高锁螺栓单面施工的特点，连接后表面齐平度好，可解决在复合材料结构上实现干涉连接的问题，满足飞机长寿命使用要求。
附图说明
为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。
图1为本申请的沉头型螺栓紧固件结构示意图。
图2为本申请中的自调心锁紧螺母结构示意图。
图3为本申请中的高锁螺栓结构示意图。
附图标记：
10-自调心自锁螺母
11-自锁螺母
111-六方结构
112-圆环结构
113-螺纹结构
114-球面结构
12-调心垫圈
121-内凹球面
20-高锁螺栓
21-外衬套
211-薄壁筒状结构
212-沉头锥筒结构
22-内螺栓
221-光杆结构
222-沉头结构
223-外螺纹
224-齿轮槽孔
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。
如图1至图3所示，本申请提供的沉头型螺栓紧固件包括自调心自锁螺母10和高锁螺栓20，其中，自调心自锁螺母10进一步包括自锁螺母11 和调心垫圈12，高锁螺栓20进一步包括内螺栓22和外衬套21。
内螺栓22的端部具有沉头结构222，内螺栓22的中部为光杆结构221，光杆结构221的外表面具有锥度，该锥度使得光杆结构221靠近沉头结构 222一侧的外径大于靠近外螺纹223一侧的外径。光杆结构221的末端为平直段，平直段上设有外螺纹223。
在本申请一优选实施例中，内螺栓22具有外螺纹的一端沿着轴线方向设有齿轮槽孔224，该齿轮槽孔224可通过相匹配的螺丝刀控制内螺栓 22进行转动。
外衬套21的主体部分为薄壁筒状结构211，薄壁筒状结构211的内壁具有锥度、外壁为等直径结构，外衬套21的头部具有沉头锥筒结构212，沉头锥筒结构212的沉头角度与内螺栓22中沉头结构222的沉头角度一致。其中，薄壁筒状结构211的内壁锥度使得薄壁筒状结构211的壁厚自沉头锥筒结构212一侧向另一侧逐渐增大。
进一步的，外衬套21中沉头锥筒结构212的沉头角度、内螺栓22中沉头结构222的沉头角度与夹层或被锁紧件的锪窝角度三个角度相匹配，外衬套21中薄壁筒状结构211的内锥度与内螺栓22中光杆结构221的外锥度相匹配，外衬套21套入内螺栓22的光杆结构221上。优选的，在外衬套21 与内螺栓22的接触面进行表面润滑处理。
自锁螺母11的上部为六方结构111，六方结构111的内部设有螺纹结构113，六方结构111的顶部通过微变形形成自锁收口；自锁螺母11的下部为圆环结构112，圆环结构112具有一定的高度，且圆环结构112的末端具有球面结构114。进一步的，圆环结构112的内孔尺寸大于外衬套21的外径。在本申请优选实施例中，圆环结构112的尺寸(包括内外径)大于六方结构111，从而可以形成截面积较大的结构，便于增大受力面积。
调心垫圈12大体上为“L”型环形垫圈，其内侧边缘具有一与球面结构114相适配的内凹球面121。进一步的，调心垫圈12的内径介于自锁螺母11中圆环结构112的内外径之间，而其外径大于圆环结构112的外径。优选的，该调心垫圈12的内径接近圆环结构112的内径，以便于调心垫圈 12对圆环结构112进行充分的支撑。
装配时，先将外衬套21和内螺栓22放入夹层上的螺栓孔中，外衬套 21的沉头锥筒结构212与夹层锪窝孔贴合。夹层另外一面，装入自锁螺母 11和调心垫圈12，由工具卡入内螺栓22的齿轮槽孔224内，限制内螺栓22 转动，同时驱动自锁螺母11使螺栓螺母的螺纹副进行旋合运动，促使内螺栓22进行轴向运动，内螺栓22在轴向运动过程中，外衬套21缓慢套入内螺栓22的锥形光杆结构221上，并缓慢的产生径向膨胀，最终外衬套21 的沉头锥筒结构212内壁与内螺栓22的沉头结构222外壁贴合，高锁螺栓 20的头部与夹层表面齐平，实现紧固件与连接孔的干涉连接。
本申请提供的沉头型螺栓紧固件可以起到对螺栓孔孔壁的保护作用，在复合材料壁板的干涉连接过程中，仅通过自锁螺母的旋转即可使内螺栓相对外衬套轴向运动，在螺纹副运动的同时实现干涉连接，避免了敲击螺栓而带来的复合材料壁板结构损伤，同时由传统紧固件对连接基材的轴向和径向双重挤压，转变为外衬套内壁受到内螺栓光杆锥度的挤压而缓慢膨胀，进而缓慢的径向挤压螺栓孔，实现外衬套外壁与连接孔的干涉，连接过程平缓，不损伤复合材料，有效的减小了孔壁的损伤概率，可实现在复合材料结构上的干涉连接。
本申请的沉头型螺栓紧固件在现有结构的紧固件上进行改进即可，该紧固件具有高锁螺栓单面施工的特点，连接后表面齐平度好，可解决在复合材料结构上实现干涉连接的问题，满足飞机长寿命使用要求。
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 (9)
1.一种沉头型螺栓紧固件，其特征在于，所述紧固件包括自调心自锁螺母(10)和高锁螺栓(20)，所述自调心自锁螺母(10)包括自锁螺母(11)和调心垫圈(12)，高锁螺栓(20)包括内螺栓(22)和外衬套(21)，其中：
所述内螺栓(22)的端部具有沉头结构(222)，内螺栓(22)的中部为光杆结构(221)，所述光杆结构(221)的外表面具有锥度，光杆结构(221)的末端为平直段，所述平直段上设有外螺纹(223)；
所述外衬套(21)的主体部分为薄壁筒状结构(211)，薄壁筒状结构(211)的内壁具有匹配光杆结构的外表面锥度、外壁为等直径结构，外衬套(21)的头部具有匹配沉头结构(222)的沉头锥筒结构(212)；
所述自锁螺母(11)的上部为六方结构(111)，六方结构(111)的内部设有螺纹结构(113)，六方结构(111)的顶部通过变形形成自锁收口，自锁螺母(11)的下部为具有预定高度的圆环结构(112)，圆环结构(112)的末端具有球面结构(114)；
所述调心垫圈(12)的内侧边缘具有适配于所述球面结构(114)的内凹球面(121)；
当通过所述沉头型螺栓紧固件进行夹层连接时，通过旋转自锁螺母(11)能够使得内螺栓(22)与外衬套(21)之间的锥面提供给所述夹层径向挤压，从而使沉头型螺栓紧固件与夹层的螺栓孔形成干涉连接。
2.如权利要求1所述的沉头型螺栓紧固件，其特征在于，所述光杆结构(221)的外表面具有锥度使得光杆结构(221)靠近沉头结构(222)一侧的外径大于靠近外螺纹(223)一侧的外径。
3.如权利要求1或2所述的沉头型螺栓紧固件，其特征在于，所述薄壁筒状结构(211)的内壁锥度使得薄壁筒状结构(211)的壁厚自沉头锥筒结构(212)一侧向另一侧逐渐增大。
4.如权利要求1所述的沉头型螺栓紧固件，其特征在于，所述内螺栓(22)具有外螺纹的一端沿着轴线方向设有齿轮槽孔(224)，所述齿轮槽孔(224)能够通过相匹配的螺丝刀控制所述内螺栓(22)进行转动。
5.如权利要求1所述的沉头型螺栓紧固件，其特征在于，在外衬套(21)与内螺栓(22)的接触面进行表面润滑处理。
6.如权利要求1所述的沉头型螺栓紧固件，其特征在于，所述圆环结构(112)的内孔尺寸大于外衬套(21)的外径。
7.如权利要求6所述的沉头型螺栓紧固件，其特征在于，所述圆环结构(112)的尺寸大于六方结构(111)。
8.如权利要求6或7所述的沉头型螺栓紧固件，其特征在于，所述调心垫圈(12)的内径介于自锁螺母(11)中圆环结构(112)的内外径之间，而调心垫圈(12)的外径大于圆环结构(112)的外径。
9.如权利要求8所述的沉头型螺栓紧固件，其特征在于，所述调心垫圈(12)的内径与所述圆环结构(112)的内径相同或接近。
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| CN202123413654.1U CN218718019U (zh) | 2021-12-31 | 2021-12-31 | 一种沉头型螺栓紧固件 |
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