航空航天紧固件综述(合)改讲义

α+β 螺栓、螺钉、自锁螺母、 用量少于TC4，使用温度应小于 环槽铆钉 300℃ β β 铆钉 螺栓、螺钉、螺母 用于有强度要求且温度小于 200℃的场合 要求抗氧化、耐腐蚀、减重的 场合
事故分析
事件 日本航空123号班机空难事件 原因 飞机机尾维修没有按照规定安装足 够数量的紧固铆钉
全日空波音787故障
紧固件特点
钛及钛合金
• 比强度高：250N·m/kg， TC4为例，下同 • 耐腐蚀：有涂层条件下与其他合金接触35℃、3.5%盐溶 液5个月最高可无强度损失 • 耐高温：可在400℃以下长期工作 • 无磁性
紧固件特点
常用钛及钛合金材料牌号
牌号 TA1、 TA2 TA15 TC4 TC6 TC16 TB2 TB3 类型 纯钛 α α+β α+β 主要用途 铆钉、垫圈 花螺母、堵头、螺塞 螺栓、高锁螺栓 螺栓、螺母 说明 已逐渐被钛铌铆钉取代 多用于焊接承力结构件 使用最多的钛合金紧固件材料 使用较少，用于需要减重、耐 热的场合
HLB型法兰型抗震防松 螺母
航空天
研究方向
结构（防松脱）
4.新型防松螺母 ①Hard Lock螺母（“永不松动螺母”） 结构原理 Hard Lock螺母的构思十分简单，就是在螺母与螺丝之 间揳入楔子以发挥防止松动的作用。
航空天
研究方向
结构（防松脱）
4.新型防松螺母 ①Hard Lock螺母（“永不松动螺母”） 结构原理 Hard Lock螺母的构思十分简单，就是在螺母与螺丝之 间揳入楔子以发挥防止松动的作用。
航空天
研究方向
结构（防松脱）
4.新型防松螺母 ①Hard Lock螺母（“永不松动螺母”） 受力分析：
P3：垂直紧固力（上螺母向上拉 螺栓，下螺母向下拉螺栓） P1、P2：水平紧固力
航空天
研究方向
结构（防松脱）
4.新型防松螺母 ①Hard Lock螺母（“永不松动螺母”） 检测实验 实验对象： M10-A2-70螺栓 试验方法：紧固件横向振动试验方法（GB/T104312008） 实验设备：横向振动试验机 检测项目：安装扭矩、振动次数、预紧轴力、试验时 间的变化曲线 试验条件：1）试验频率：12.5HZ 2）空载振幅：±1.0mm 3）润滑条件：油脂 航空天 4）振动次数：1500次
研究方向
结构（防松脱）
4.新型防松螺母 ①Hard Lock螺母（“永不松动螺母”） 检测实验 试验结果：
注：1.初始轴力栏，第一列为下螺母安装时轴力，第二列为 上螺母安装后轴力。 2.安装扭矩栏，第一列为下螺母安装时扭矩，第二列为 航空天 上螺母安装是扭矩。
研究方向
结构（防松脱）
4.新型防松螺母 ①Hard Lock螺母（“永不松动螺母”） 检测实验 试验对比： Hard lock 在1020秒时仍 然无异常，而 其他防松脱螺 栓结构在短时 间内就出现松 脱。
结构（防松脱） 摩擦防松 机械防松 不可拆卸防松 新型防松螺母
航空天
• 弹簧垫圈防松 • 对顶螺母防松
• 槽形螺母和幵口销防松 • 圆螺母和止动垫圈防松
• 冲边法防松 • 粘合防松
• Hard Lock螺母 • 施必牢螺母
研究方向
结构（防松脱）
1.摩擦防松 ①弹簧垫圈防松 弹簧垫圈材料为弹簧钢，装配后垫圈被压平，其反弹 力能使螺纹间保持压紧力和摩擦力，从而实现防松。 ②对顶螺母防松 利用螺母对顶作用使螺栓式中受到附加的拉力和附加 的摩擦力。由于多用一个螺母，并且工作不十分可靠， 目前已经和少使用了。
航空天
研究方向
结构（防松脱）
4.新型防松螺母 ①Hard Lock螺母（“永不松动螺母”） 实际松脱原因：
• 上凹螺母未拧紧至规定扭矩 • 反复使用后，上螺母变形失效 • 螺母安装错误 • 下部凸螺母没充分拧紧 • 被连接件变形（交变载荷，温 度等）
楔形效应不 起作用
螺栓轴向拉 力减小
航空天
研究方向
中华航空120号班机空难 美国航空191号班机空难
端子的螺母没有固定好，导致该端 子周边发热
前襟翼摆动的金属螺栓脱落 螺丝金属疲劳，最后引起引擎与机 翼间挂架断落
紧固件 事故
螺栓 脱落 螺栓 失效
• 结构（螺 纹）
• 强度失效 • 疲劳失效
研究方向
结构 防松 脱 紧固件 结构 连接 形式
研究方向
航空天
槽形螺母和开口销防松
止动垫片
研究方向
结构（防松脱）
3.不可拆卸防松 ①冲边法防松 螺母拧紧后在螺纹末端冲点破坏螺纹 ②粘合防松 通常采用厌氧胶粘结剂涂于螺纹旋合表面，拧紧螺母 后粘结剂能够自行固化，防松效果良好。
航空天
研究方向
结构（防松脱）
4.新型防松螺母 ①Hard Lock螺母（“永不松动螺母”） 产品品种 HL型抗震防松螺母 应用领域 高铁、高速列车动车组 及地铁车辆、船舶专用、 载重汽车、特种汽车专 用 轴承专用 风电、水泵、柴油机、 发动机专用
结构（防松脱）
4.新型防松螺母 ②施必牢螺母 定义：内螺纹的牙底处有一个30°的楔形斜面，当螺 纹紧固件相互配合时，外螺纹的牙尖紧紧的顶在内螺 纹上，因而产生很大的锁紧力。
航空天
研究方向Βιβλιοθήκη Baidu
结构（防松脱）
4.新型防松螺母 ②施必牢螺母 受力分析：
普通螺母
航空天
施必牢螺母
研究方向
结构（防松脱）
4.新型防松螺母 ②施必牢螺母 对比实验 实验对象：1）M10施必牢2型六角自锁防脱螺母 2）M10普通螺母 实验设备：振动试验机 试验条件：1）试验频率：30.5Hz 2）预紧力：18kN 试验结果：普通螺母14min后，自行松脱 施必牢螺母却一直未脱落，直到180min后， 才出现松脱。
航空航天紧固技术
高岩 孙新 2015.8.28
目录
1.背景介绍 2.紧固件特点 3.事故分析
4.研究方向
5.测试实验
背景介绍
航空航天行业历年来取得了举世瞩目的成就， 长征系列运载火箭连续发射成功，各类卫星和导弹武 器装备顺利完成研制和交付，特别是多次载人航天飞 行的圆满成功，标志着航空航天产品的质量与可靠性 达到了一个新水平。 产品的高可靠，来自于研制生产过程的严格质量 控制，同时，也需要高可靠的基础产品作支撑。而紧 固件是航空航天产品中应用最广泛、使用量最大的基 础产品。
弹簧垫圈
对顶螺母
研究方向
结构（防松脱）
2.机械防松 ①槽形螺母和开口销防松 槽形螺母拧紧后，用开口销穿过螺栓尾部小孔和螺母 的槽，也可以用普通螺母拧紧后进行配钻销孔。 ②止动垫片 螺母拧紧后，将单耳或双耳止动垫圈分别向螺母和被 联接件的侧面折弯贴紧，实现防松。如果两个螺栓需 要双联锁紧时，可采用双联止动垫片。