En la actualidad, se ha prestado gran atención a la seguridad de la conexión por tornillo en la fabricación, producción y mantenimiento de motores en el campo de la aviación. Especialmente para las tuercas autoblocantes, se ha utilizado ampliamente en la industria de la aviación debido a su buena resistencia y reutilización antisísmica y suelta.
La tuerca autoblocante adopta una deformación plástica para formar una fuerza de fricción en el par de roscas para evitar que la rosca se afloje. Pero en el uso repetido, el par de autobloqueo entre los pares de roscas disminuirá gradualmente, especialmente en el caso de impacto o cambio significativo de carga del motor, este fenómeno es más obvio.
En este estudio, se analiza la influencia de factores internos y externos en la conexión del hilo suelto, con la esperanza de proporcionar una guía para el desarrollo, uso y mantenimiento del motor en el siguiente campo de la aviación.
1, vida útil de la tuerca autoblocante
En principio, para garantizar la función y la capacidad de hilado de la conexión de la rosca, es necesario mantener un cierto espacio entre las superficies de contacto de la rosca.
Según la investigación del modo de aflojamiento estructural, la vibración relativa entre roscas bajo carga dinámica reducirá el coeficiente de fricción del par de roscas, hará que la tuerca gire o incluso se afloje. En los componentes de aviación, la línea de conexión del hilo es un componente importante. El diseño del bloqueo de roscas es de gran importancia para los productos.
Las formas comunes de prevenir el aflojamiento incluyen tres tipos:
En primer lugar, el modo anti-flojo que destruye la relación de movimiento del par de tornillos puede hacer que la rosca de la tuerca y el perno se deformen localmente mediante soldadura o relleno, y realizar el efecto de anti-hilo.
En segundo lugar, la relajación mecánica se refiere al uso de elementos de bloqueo adicionales después de apretar la tuerca para evitar la rotación relativa de la tuerca y el perno. El pasador de chaveta, la arandela de tope, etc. se utilizan a menudo, lo que puede aumentar el peso del par de roscas y la dificultad del desmontaje.
En tercer lugar, la fuerza de fricción es floja, lo que se puede lograr aumentando la fricción de la superficie de contacto.
Para la tuerca autoblocante, la deformación radial se puede realizar a través del área de bloqueo de la tuerca para lograr el efecto de anti-aflojamiento. Cuando el perno se atornilla en la posición de deformación de la tuerca autoblocante, la posición de deformación de la tuerca formará una fuerza de extrusión radial en el perno, lo que formará una fuerza de fricción estática en la rosca y hará que la superficie de la rosca tenga un par de torsión anti-aflojamiento.
También es una medida importante para evitar el aflojamiento de los componentes en el campo de la aviación. Sin embargo, con el uso de tuercas autoblocantes, la distancia de la fuerza autoblocante disminuirá.
Combinado con la investigación existente, el valor límite de la distancia de la fuerza de autobloqueo estará cerca del valor límite después de 15 experimentos repetidos. En el proceso de uso, debido a los problemas del área de bloqueo y el estado del equipo del par de roscas, la calidad del procesamiento, los productos producidos por la tuerca autoblocante no pueden alcanzar la vida útil esperada, por lo que se deben tomar medidas efectivas para reducir la atenuación de par de bloqueo en el uso de la tuerca autoblocante, a fin de mejorar su vida útil.
2 、 Análisis de los factores que influyen en la atenuación del par de la tuerca autoblocante
（1） Selección de material y método de tratamiento térmico
Para el sujetador en el campo de la aviación, la condición de diseño de la posición del ensamblaje del motor se puede seleccionar desde acero inoxidable, acero estructural o aleación de titanio hasta materiales de sujetador, y la selección muestra gradualmente la tendencia de alta resistencia y resistencia a altas temperaturas. Algunos materiales de superaleación se utilizan ampliamente en el diseño de tuercas autobloqueantes para motores.
La selección razonable de materiales es la clave para garantizar la calidad de los productos. La vida útil de la tuerca autoblocante y la investigación experimental existente demuestran que el material utilizado y el método de tratamiento térmico de la tuerca afectarán la atenuación del par de la tuerca autoblocante, y también prestarán atención al material, la dureza y el revestimiento de la rosca.
（2） Estructura de bloqueo
La selección de materiales adecuados y el control del método de tratamiento térmico tienen una influencia significativa en el sistema de bloqueo de la tuerca de elevación. Sin embargo, dado que la tuerca autobloqueante se basa principalmente en la fuerza de fricción para evitar que se afloje, la influencia del movimiento de las piezas de conexión de la rosca en el aflojamiento de la rosca es obvia en el proceso de fuerza.Por lo tanto, el período de servicio de la tuerca autoblocante será afectado por las características estructurales de la tuerca de bloqueo y la deformación del área de bloqueo.
Primero, la estructura de bloqueo típica, que se usa a menudo en el campo de la aviación, es una estructura de aplanamiento elíptica, una estructura de inserción no metálica y una estructura de cierre ranurado.
El inserto no metálico utiliza las propiedades elásticas del material no metálico para lograr el efecto anti-aflojamiento de la película. El resto utiliza la acción de autobloqueo del área de bloqueo para evitar que se afloje.
Mediante el uso real de tuercas autobloqueantes en el motor, se encuentra que la estabilidad de reutilización de las tuercas autobloqueantes en diferentes áreas de bloqueo será diferente. El análisis de simulación de diferentes estructuras de bloqueo de pares de tornillos se realiza mediante el uso de software de elementos finitos.Los resultados muestran que la deformación de los ligandos en el par de tornillos afectará el área de contacto y el rendimiento uniforme del área de bloqueo, y está directamente relacionado con la estabilidad del funcionamiento de bloqueo.
3 、 Análisis experimental
（1） Material de la tuerca autoblocante
Con el fin de analizar más a fondo la influencia de la deformación estructural en el área de bloqueo sobre la atenuación del par de bloqueo, en este estudio se llevó a cabo el análisis de rendimiento del par de bloqueo con 10 productos como grupo. El análisis del experimento de torque se llevó a cabo seleccionando la misma especificación de tuercas insertables no metálicas, tuercas autoblocantes elípticas, ranuradas y de tres puntos en condiciones de interior. Los resultados experimentales son los siguientes.
Se encuentra que la tuerca autoblocante del inserto tiene una gran área de tolerancia en todo el proceso por las propiedades elásticas de los materiales no metálicos, y el grado teórico de atenuación del par autoblocante es pequeño. Sin embargo, en el proceso de uso real, el sistema de autobloqueo de la tuerca de autobloqueo con inserto de nailon es mejor en el primer y segundo experimentos, lo que se ve muy afectado por la temperatura.El par de torsión decaerá rápidamente después del calentamiento del ensamblaje y la temperatura de servicio debería ser inferior a 100 ℃, por lo que el efecto de la temperatura de rendimiento de los materiales no metálicos en este tipo de tuerca autoblocante es relativamente grande.
En el caso de la tuerca autobloqueante de metal, lo principal se basa en la deformación del cierre en el área de bloqueo y en la cantidad de interferencia del contacto de extrusión del par de tornillos. En comparación con la tuerca autoblocante no metálica, la vida útil del material se ve menos afectada por la temperatura y la influencia del control de deformación y deformación en el área de bloqueo es relativamente grande.
Para las tuercas autoblocantes, hay dos modos de deformación, a saber, ranurado y plano elíptico, que son de tecnología simple y también se utilizan comúnmente en algunas tuercas autoblocantes domésticas. Debido a que el modo de deformación solo depende de la fuerza de contacto de dos puntos, la cantidad de deformación tiene una gran influencia en la atenuación del momento de autobloqueo.
El extremo ranurado se refiere principalmente a la deformación del cierre radial después de que se abren 6-8 muescas uniformes en la cola de la tuerca, de modo que pueda lograr un contacto de interferencia multipunto con la rosca externa. A través del análisis, el método de deformación es más uniforme y el momento de bloqueo es más estable que el del método de deformación por compresión elíptica.
El método de diseño de la nueva tuerca autoblocante es la forma de tres puntos sin ranuras, que puede superar los defectos tradicionales del proceso de tuercas ranuradas y la fuerza general es uniforme. A través de la investigación existente, se encuentra que el método de deformación de tres puntos es muy importante para la vida útil de la tuerca de elevación.
（2） Dimensiones de la estructura de la cerradura
En combinación con las tuercas estructurales típicas, el área de autobloqueo puede ser cilíndrica de pared delgada, por lo que su tamaño incluye la dimensión de la longitud axial del área de bloqueo, el diámetro del círculo exterior y la deformación del área de bloqueo.
Se encuentra que el área de contacto del par de roscas puede aumentarse aumentando la longitud axial del área de bloqueo adecuadamente bajo ciertas condiciones de deformación. La pendiente de la atenuación del par después del tornillo en el perno disminuye varias veces, lo que puede mejorar la vida útil de la tuerca autoblocante y aumentar el peso del par de tornillos hasta cierto punto. Este método no se ajusta al concepto de control de calidad del producto real.
En segundo lugar, el radio del círculo exterior del área de bloqueo se puede cambiar correctamente en la misma condición variable, pero la pendiente de atenuación es básicamente la misma que la del conjunto. Es necesario aumentar el grosor de la pared del área de cierre correctamente para garantizar que el primer par de apriete no exceda el rango nominal y que se pueda aumentar el ciclo de servicio de la tuerca. La deformación del área de bloqueo puede reflejar la interferencia radial en el par de roscas hasta cierto punto. También es un factor importante que afecta el rendimiento de bloqueo de toda la tuerca.
Para obtener el par de bloqueo mínimo, la tuerca autoblocante debe tener suficiente interferencia. Cuando la interferencia es pequeña, la prueba de par de bloqueo no está calificada; en este caso, la deformación del cierre se puede aumentar para mejorar la tasa de calificación del producto.
Se encuentra que el aumento del par de apriete y la deformación del cierre no es solo lineal. Especialmente, si la deformación de la tuerca es mayor, aumentará la pendiente de la atenuación del momento y se reducirá la vida útil de la tuerca.
Desde el ángulo de optimización estructural, aunque la tuerca autoblocante tiene una estructura y un método de conexión diferentes, se puede diseñar en diferentes formas, pero para el motor aeronáutico, la estructura de los componentes es compacta, la estructura de la tuerca convencional es el tornillo de placa de doce ángulos estructura, y el área de cierre de autobloqueo puede realizar la función de tuerca de autobloqueo.
Para garantizar el uso normal de la estructura del tornillo de la placa, se requiere que el área de bloqueo tenga un área de apoyo grande y la dimensión axial de la tuerca sea larga. La tecnología existente puede utilizar un cierre elíptico simple para lograr un efecto de autobloqueo. Después del diseño de optimización, la sección elipsoide de deformación del cierre independiente original se cancela y el área de tornillo de la placa de doce esquinas con la posición del eje extendida apropiadamente.En esta área, el área de apriete de la placa de tuerca se puede cerrar mediante tres puertos para formar una área de bloqueo.
El diseño de esta estructura puede mejorar la estabilidad de ensamblaje de la estructura del tornillo de la placa correctamente y también aumentar la estabilidad del área de autobloqueo.
Después de la optimización, el área de cierre de la tuerca es una superficie de ensamblaje de 12 ángulos, que puede garantizar su rendimiento de autobloqueo sin afectar el uso de la estructura del tornillo de la placa. Se adopta el método de tres puntos para la posición de cierre. La deformación es menor que la del cierre elíptico. Hace contacto con el cerrojo y aumenta el área de autobloqueo. Debido a que el área de cierre está sometida a una fuerza uniforme, la estabilidad del rendimiento de autobloqueo mejorará hasta cierto punto.
4. Conclusión
En una palabra, como un producto anti-suelto importante, la estabilidad del rendimiento de autobloqueo de la tuerca de autobloqueo afectará el rendimiento de conexión del producto.
En este estudio, el artículo analiza el ciclo de uso de la tuerca autoblocante y expone que la optimización del ciclo de la tuerca autoblocante es el objetivo. Después de la optimización experimental, el rendimiento de bloqueo de la tuerca autoblocante se ha mejorado significativamente. Además, se demuestra que el método es de gran importancia para mejorar la fiabilidad del mantenimiento de los sujetadores.
