航空紧固件常识及螺纹自锁

紧固件常识及螺纹自锁黄翔常用紧固件类型1.可拆除紧固件普通螺栓、螺丝、螺帽、垫圈等。一般来说杆部有光杆和螺纹的称为螺栓BOLT，按头型也可分为平头（panhead）、埋头（100deghead）、六角（hexhead）、梅花（12-point）。而杆部为全螺纹的称为螺丝SCREW。IPC里面有的托板螺母nutplate也称其为nut。垫圈能调节夹紧长度，还能起到保护作用，以及保证在旋转螺栓和螺母时，不损坏被连接的零件。垫圈按材料分铝垫圈和不锈钢垫圈等，按形状分平垫圈、带埋头窝垫圈和自调整垫圈等。2.不可拆除紧固件分为实心铆钉、拉铆钉、拉螺栓、锁螺栓、内六角驱动螺栓（Hi-Lok）、托板螺帽等。还可以按材料分类（铝合金，合金钢，不锈钢，钛合金等），按头型分类（凸头和埋头），按受力类型分类（抗拉，抗剪），按孔径分类（标准级，加大一级，加大二级等）紧固件代码波音飞机使用的紧固件代码是工程图上使用的一种规范标识，主要是工程师用于根据图纸确定件号，其基本构成如下：1.紧固件代码左上角的1-3个字母为紧固件基本代码，通常出现在波音生产图纸中，具体含义参考SRM。2.紧固件代码右上角的1-2位数字为直径代码，对螺栓和螺丝是以1/16in为单位，对铆钉和Hi-Lok是以1/32in为单位。例如，对普通螺栓和螺丝，右上角的数字为6，则表明该螺栓或螺丝的公称直径为6/16=3/8in；而对于铆钉和Hi-Lok，右上角的数字为6，则表明该铆钉或Hi-Lok的公称直径为6/32=3/16in。因此，只有明确了紧固件的类型之后，才能确定紧固件代码右上角1-2位数字所代表的公称直径。紧固件代码3.紧固件代码右上角的字母N(near)或F(far)代表的是紧固件安装方向。具体到某一视图中，标N的紧固件要将其制造头一端安装在视图近边，即图中实线一侧，标F的紧固件要将其制造头一端安装在视图远边，即图中虚线一侧。如果没有特殊标注N或F，可根据具体安装位置的要求（尽量以AMM为准而不是IPC），从气动光滑型、紧固件是否干涉其他零件等方面来确定。在既没有标注N或F，又无法根据安装位置要求来确定螺栓安装方向时，尽可能地将螺栓头朝上或朝前安装。4.紧固件代码右下角的1-2位数字为夹紧长度代码。不分紧固件类型，夹紧长度均以1/16in为单位，但夹紧长度与紧固件头型有关。对凸头紧固件，夹紧长度指其光杆部分的长度，以1/16in为单位，不包括制造头部分和螺纹部分。对埋头紧固件，夹紧长度指其光杆和头部的长度，以1/16in为单位，不包括螺纹部分。紧固件件号标准件紧固件件号采用的有波音公司标准（BAC），美国航空标准（NAS），美国海军标准（AN），美国军标（MS）等。1.常用螺栓及Hi-Lok件号的前缀一般为：BACB30，NAS6603-6620，NAS6703-6720，NAS8702-8716等。2.常用螺丝件号的前缀一般为：BACS12，NAS514，NAS563，AS600-606等。3.常用实心铆钉件号的前缀一般为：BACR15，MS20426，MS20427等。4.常用螺帽件号的前缀一般为：BACN10，NAS1804，NAS1805等。5.常用垫片件号的前缀一般为：BACW10，AN960，NAS549等。紧固件件号中的数字和字母组合隐含了紧固件标准、头型、材料、镀层、公称直径、夹紧长度、耐热性能等多方面信息。例如，NAS6706U8这个件号表了这是一种满足美国航空标准（NAS）的六角凸头螺栓（数字67），公称直径为6/16=3/8in（06），材料为A286不锈钢并经过钝化处理（U），夹紧长度为8/16=1/2in（8），最高耐热温度1200华氏度。件号为标准件的紧固件，在相应的波音产品标准中给出了其相应的头型、材料、镀层、公称直径、夹紧长度、耐热性能、合格的生产厂家等内容。自锁螺纹与自锁螺母航空器的螺栓连接一般都有防松措施，如保险丝、开口销、保险片、保险螺杆等，较小的托板螺母通过椭圆孔实现自锁，这种螺母在未安装时孔为椭圆形，还有通过螺母尾部开槽夹紧的。除此之外螺纹自锁是一种最常见的防松措施，螺纹自锁一般通过特殊的螺纹牙型来实现，自锁螺纹的螺距（牙距）较小。自锁性能一般来说取决于螺母，除非螺杆损坏特别严重，故自锁力太小故障一般情况下可以通过更换螺母解决。自锁力太大则需要考虑检查螺杆螺纹。自锁螺纹一般有方向性要求，只能在一个方向实现自锁，此类螺母一般设计得只能一个方向安装。如右图中的梅花螺母（12pointsnut，也叫双六角螺母），从安装的方向性要求也能看出该螺母是否自锁。要了解的力及力矩定义（参考Boeing的SOPM20-50-01）主要了解的几个参数在手册中提及比较多的参数主要是以下四个：（1）自锁力矩(self-lockingtorque，prevailingtorque，lockingtorque)（2）松开力矩(breakawaytorque)（3）保持力矩(runontorque,runningtorque,drivingtorque)（4）安装力矩（installationtorque）一：自锁力矩自锁力矩(self-lockingtorque)：对有自锁性能的螺帽，在拧螺帽时，当螺帽和螺栓的螺纹部分100%完全咬合，但还没有和被紧固的飞机零件接触时的力矩值。自锁力矩用于检查自锁螺帽能否重复使用。对于一些重要的螺栓连接，如A320发动机吊点螺母的自锁力矩要求（要求测量在露出两牙螺纹后继续拧紧时的力矩）在70-600磅吋之间。如果太小就需要更换螺母后再次测试，太大则可能是螺母的问题也可能是吊点螺杆的问题，需要检查后更坏损坏件。二：松开力矩松开力矩(breakawaytorque)：在螺栓头不加载（即螺母不接触被紧固面）的情况下，将螺帽从原安装位置拧松转动的扭矩值，一般用最小值，即最小松开力矩。最小松开力矩小于最小值允许值说明该螺母需更换。该力矩也用于检查螺母的自锁性能。A320碳刹车CMM里面对刹车的固定螺母要求检查此力矩。三：保持力矩保持力矩(runontorque,runningtorque,drivingtorque)：对有自锁性能的螺帽，保持力矩和自锁力矩的定义一样。对于没有自锁性能的螺帽，指的是：在拧紧螺帽和螺栓时，使紧固件保持转动但还没有和紧固件下面的飞机零件接触时的力矩值。一般使用最大值，即最大保持力矩值。对于一些重要部件的紧固件，手册在安装时就需要检查保持力矩，主要目的是为了确保有足够的夹紧力（clampupforce）。例如：737NG前轮转弯手轮固定螺母安装时要求力矩为：大于runningtorque100-150磅吋，所以这种安装首先要测得其保持力矩（建议用指针式的力矩扳）后才能打力矩。四：安装力矩如果AMM中已注明力矩值，则以注明的力矩值为准。在AMM、波音标准大修工艺手册（SOPM）中给出了螺帽和螺栓的力矩值。结构修理时螺帽和螺栓的扭矩值参考SRM51章。1.上述手册给出的是拧紧螺帽力矩值范围而不是拧紧螺栓头的扭矩值范围。在有些情况下，需要拧紧螺栓头，这时拧紧螺栓头的扭矩值应为给出的螺帽扭矩值最大值±10%。例如，给出的拧紧螺帽的力矩值为280～450lb-in，那么拧紧螺栓头的力矩值就应该是405~495lb-in。2.上述手册对同一种螺栓和螺帽给出了两类力矩值，一类是润滑螺栓，即制造时涂有润滑干膜(MIL-L-46010)的螺栓，以及安装说明要求在螺纹上涂抗摩擦化合物或防咬合剂或润滑脂(EASE-OFF990,BOSTIKNEVER-SEEZ,MIL-C-11796,MIL-G-23827,酒精)的螺栓；其他的则属于另一类，即干安装螺栓。例子一般来说：前三个力矩值是远小于安装力矩的，例如：件号为BACN10JC7CD的自锁螺母安装力矩为250-350磅吋（干安装）和240-300磅吋（润滑安装，如使用防咬剂、也就是黑油膏的情况），但其最小松动力矩为14磅吋，最大自锁力矩为100磅吋。也就是说：在没有夹紧力的情况下，松的方向拧的力矩不能小于14，无论松还是紧力矩不能大于100磅吋。以上情况仅仅适用于标准件紧固件的查询，非标准间参考具体的安装手册。对细牙和粗牙自锁螺帽的自锁性能要求满足波音产品标准BPS-N-70的细牙自锁螺帽和满足美军标MIL-N-25027的粗牙自锁螺帽允许的最小和最大自锁力矩见下表，是否满足该标准可查相应的螺母的产品标准，如查询件号为BACN10JC7CD的螺母可以在波音网查询标准“BACN10JC”即可知该螺母是适用于左表的。以下文字节选自SOPM对自锁螺母的描述，提到的表1即为下表AMM对旧螺钉使用的风险提示A320的AMM20-21-11里对在安装使用过的旧螺栓/螺钉及螺帽时，有以下描述：安装使用过的螺栓/螺钉及螺帽时：•因为润滑的减少预载荷会削弱（也就是说打同样的力矩旧螺钉施加在被紧固件上的预紧力会减小）。•可能会造成螺栓/螺钉及螺帽上的防腐涂层损伤，从而导致被紧固件（如钢板、钛板、不锈钢板上的螺栓/螺钉及螺帽）的腐蚀及咬死。•可能会造成贴合面损伤AMM对旧螺钉/螺栓、螺帽使用要求A320的AMM20-21-11里对在安装使用过的旧螺栓/螺钉及螺帽时，有以下要求：•禁止再次使用铝制螺母•对于其他材质：确保螺栓/螺钉及螺帽是可用的（经质量部门或者合格机械员认可）•紧固件的涂层无损伤（检查螺栓/螺钉及螺帽的螺纹、螺母和扳手的贴合面、螺杆头及光杆）CMM对320碳刹车安装紧固件的检查要求如下图：螺母安装注意事项从CMM要求可见每次刹车送修都需要做螺杆目视检查及探伤、螺母的松动力矩检查、该松动力矩也直接反应了该螺母的自锁性能。可见：正常情况下只要是从附件车间经检测合格的刹车，并且航线在更换时也将螺母一起更换了，螺母的自锁性能应该能够保证。但如果我们在安装刹车或其他自锁螺母时发现螺母转动力矩较小或者很松就需要检查螺纹是否滑丝或有其他损伤，并按需测试其松动力矩是否满足要求或者更换新的螺母。注意事项（参考SOPM20-50-01）•螺栓安装需要根据孔的叠加层厚度，通过安装垫圈来调节夹紧长度，以保证螺栓的正确安装。•螺栓、垫圈和螺帽安装后，螺纹必须完全咬合、螺栓的螺纹端有倒角的要求将倒角露出螺帽，如果螺纹端头没有倒角，则要求螺栓螺纹露出螺帽至少1-1/2圈螺纹。•螺帽不能骑在螺栓光杆上，即螺帽不能骑在螺栓螺纹靠近光杆一端的那一牙不完整螺纹上。安装盖板螺钉时力矩突然增大但盖板却没被压紧就是属于螺帽顶到了光杆的情况，这是不允许的。•如果AMM在安装里没有提到力矩值不代表安装时没有力矩要求，对于标准紧固件的力矩可以查询AMM20章或者SOPM（对波音而言）。•城堡螺母找孔时先用力矩下限值打到力矩值后往拧紧的方向找孔。•为保证被连接部分接合、贴紧和受压均匀：圆圈或者多排螺钉的情况下，不要一个接一个的拧紧相邻的螺杆。在安装螺杆形成一个封闭模式的情况，如一个圆圈的情况下，按照对角拧紧。垫片的安装（参考SOPM20-50-01）垫片的安装的一般原则是：一个螺栓最多使用3个垫圈，埋头窝垫片（内倒角垫片）安装在螺栓头下（如右图所示），并确保倒角朝螺杆头的方向以避免螺栓头与光杆之间的镦造圆角与紧靠螺栓头的飞机零件孔的棱角相干涉；将1～2个平垫圈安装在螺帽下面。如果被连接的飞机零件上的螺栓孔在靠近螺栓头一侧的孔本身有特殊倒角，则不必在螺栓头下安装带埋头窝的垫圈。注意事项（参考SOPM20-50-01）•除非是全螺纹的螺丝，或者靠近螺帽一端的零件的厚度大于0.093in，螺栓一般不允许其螺纹进入到孔内。如果靠近螺帽一端单层零件的厚度大于0.093in，最大允许螺栓的螺纹伸进孔内靠近螺帽一端单层零件厚度的25%,厚度大于0.093in的飞机结构件最多允许螺纹伸进孔内2牙螺纹。•考虑到防腐要求，对用于平垫圈的材料也有要求，最简单的方法是安装和手册要求的平垫圈件号一致的垫圈。•螺栓安装需要使用勾尺(单位:1/16in)来测量螺栓孔的深度和螺栓的夹紧长度，并按需要使用垫圈来调节夹紧长度。波音电气的标准施工有SWPM参考，