自由移动的定力矩螺母制造技术

一种螺纹紧固组件（３２），其包括螺母（１０）和螺栓（３０），该螺母（１０）包括环形节段（１４）和螺母节段（１２），该螺母节段（１２）具有主体部（１６）和颈部（１８），该颈部（１８）用于移动到环形节段（１４）中，并且沿径向向内移动，从而该颈部（１８）中的螺纹移动而与螺栓（３０）中的匹配螺纹压力配合，从而形成定力矩结构，该结构阻止螺母部件（１０）相对螺栓（３０）产生松动。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有螺纹固定件的紧固件，该固定件具有定力矩特征。在航天航空和工业建筑的许多应用场合采用螺纹紧固件。该紧固件包括螺栓和具有匹配螺纹状的螺母部件。在承受振动或反复荷载变动的应用场合，人们已知道，上述螺纹紧固件会失去其定力矩，并产生松动。为了阻止该作用，人们对螺纹紧固件进行了改进，以便提供定力矩特征，从而阻止所连接的工件或物品产生松动和失去夹紧状态。通常，定力矩特征是通过一种带有变形部的匹配螺纹形式来获得的，从而当该变形螺纹部与非变形螺纹之间啮合时，在定力矩的作用下，通过阻止非扭矩(untorqing)，从而阻止因振动而产生松动的螺纹啮合的方式，进一步将上述螺母部件和螺栓固定在一起。对于标准的非变形螺纹形式，在较低的扭矩值下，该螺母在螺栓上自由移动，直至工件啮合，在工件上作用初始夹紧或预加荷载。之后，主要是因为在荷载作用下，旋转部件中的啮合部分之间的内摩擦的原因，达到所施加扭矩的值的最终夹紧荷载受到阻止。该情况不是具有变形的，扭矩保持不变的螺纹形式的螺纹紧固件的情况。在这里，一旦变形螺纹部与匹配螺纹啮合，则螺母部件不再自由移动，相对所施加的扭矩而固定的工件的夹紧荷载减小。虽然螺纹形状的变形部经常设置于螺母的外或后端，其仍会对螺母在螺栓上的自由移动性能，以及对应于所施加的扭矩的初始预加荷载和最终夹紧荷载值造成限制。另外，上述变形的和非变形螺纹之间的啮合在一定程度上，在夹紧范围内处于夹紧敏感状态，该夹紧范围指出最大夹紧或总厚度至最小夹紧或总厚度的工件的总厚度的变化值，而该工件是通过独特的紧固件固定在一起的。本专利技术提供一种独特的螺母部件，其自由移动，并允许对工件实现夹紧直至达到预定的第1扭矩值。对该第1扭矩值进行选择以便提供作用于工件上的所需的初始预加荷载值。在自由移动的步骤中，达到该第1扭矩值之后，径向压力减小，由此摩擦荷载作用于螺母部件和螺栓之间的匹配螺纹上。该扭矩和压力增加，直至达到第2预定扭矩值，在该扭矩值下，完成安装。其结果是，在预定的最终夹紧荷载值下，将工件固定在一起形成固定式连接，在较高压力荷载下，固定在一起的、安装好的紧固件中的螺母和螺栓中的匹配螺纹产生较高的定力矩，该扭矩阻止脱开，因而阻止因振动或其它反复荷载而造成的松动。在本专利技术的优选实施例中，螺母部件为单件结构，其中初始预加荷载由易断部确定，在达到第1扭矩值时，在该易断部断裂之后，产生压力荷载。对于航天航空的应用场合，本专利技术的螺母部件具有自由移动性，该应用场合包括采用由复合材料形成的工件。本专利技术的独特的螺母部件可通过各种螺纹形状实现，该螺纹形状包括现有螺栓上的基本上标准螺纹形状。本专利技术的独特螺母部件的自由移动性能在相应的紧固件的夹紧范围，基本上是均匀实现的。对于多种航天航空和非航天航空应用场合，最好具有上述独特的螺母部件的自由移动性能和所造成的定力矩特征。于是，本专利技术的目的在于提供一种独特的螺纹紧固件，其具有定力矩特性。本专利技术的另一目的在于提供一种独特的螺纹紧固件，其包括自由移动的螺母，该螺母用于在于匹配螺纹之间没有过盈或高摩擦荷载的情况下，形成预定初始预加荷载，另外用于在达到该初始预加荷载之后提供定力矩特征。另外，重要的是，用于航天航空应用场合的、带有或不带有扭矩主特征的紧固件在最终安装时，具有轻质结构和最小尺寸。因此，本专利技术的再一个目的在于提供一种独特的螺纹紧固件，其包括自由移动的螺母，该螺母在安装时也具有定力矩特征，并且具有轻质结构。结合附图，根据下面的描述和后面所附的权利要求，容易得出本专利技术的其它目的、特征和优点。附图说明图1为具有本专利技术特征的螺母部件的一种形式的立面剖视图；图1A为划圈部1A中的，图1中的螺母部件的局部放大剖视图；图2为基本沿箭头2-2方向的图1中的螺母部件的端视图；图3为立面图，其中螺母部件以剖面示出，该图表示与螺栓和工件安装在一起的图1和2中的螺母部件，该工件是通过紧固件在对工件施加初始荷载之后固定在一起的，而该工件处于最大夹紧状态；图4为与图3类似的立面图，其表示处于最终安装状态的，由螺母部件和螺栓形成的紧固件，就该紧固件来说，该状态用于使工件处于最大夹紧状态；图5为与图4类似的立面图，其表示处于最终安装状态的，由螺母部件和螺栓形成的相同的紧固件，就该紧固件来说，该状态用于使工件处于最大夹紧状态；图6为其外端具有易断裂驱动部的整体式螺母部件的另一种形式的立面剖视图；图7为基本沿箭头7-7方向的图6中的螺母部件的端视图；图8为与图2类似的，沿图3中的箭头8-8方向的端视图，其表示图1的整体式螺母部件的改进形式；图9为与图1A类似的局部放大剖面图，其表示与螺栓安装在一起的图1～4中的螺母部件的改进形式，其中该螺母部件中的颈部带有多个轴向槽口以便使径向柔性增加。现在参见图1、1A和2，螺母部件10包括螺母节段12和锁定环形节段14。该螺母节段12包括主体部16和颈部18，该颈部18的截面大大缩小。该螺母节段12通过位于颈部18的外端处的易断凸缘20与环形节段14的内端连成一体。在图1、1A和2的实施例中，上述主体部16具有六边形外表面21以便于与公知的或标准结构的套筒工具相啮合，由此可对该螺母部件10施加扭矩(参见图2)。上述环形节段14呈环形结构，其横截面基本上为圆形，该环形结构包括具有预定直径D1的光滑通孔22。参照图1和1A，该颈部18包括具有相同外径D2基本上沿轴向延伸的平直段24。该外径D2大于锁定环孔22的直径D1。这样便形成用于下述目的的预定过盈。上述平直段24通过圆角R与主体部16连接。锥形段26具有外部锥状面，该锥形段26将平直段24与上述易断凸缘20连接。上述螺母节段12具有螺纹通孔28，该孔穿过上述主体部16和颈部18。该孔28的内螺纹外径D3小于环形节段14中的孔22的直径D1。于是，带匹配螺纹的插入部件可带间隙地穿过上述锁定环孔22。在主体部16的孔28的部分中，孔28的内螺纹的牙顶具有直径D4，在颈部18中，为了下述目的，该牙顶呈截头锥状直至形成较大的直径D5，以便使其螺纹具有较小的径向深度d1。上述锥形段26的前端外表面从环形节段14的内面或表面27，沿轴向和径向向内延伸至易断凸缘20处；同时，尖角状的环形表面从内面27，沿径向向内延伸至锥形段26的端部，以便构成环形的尖角延伸槽口29。正如所看到的那样，该槽口29具有这样的夹角，从而当环形节段14中的内面或表面27与主体部16中的相对内表面31之间相啮合时，由圆角R实现最低程度的啮合或不啮合。按照此方式，将避免圆角R处的局部承受压应力。同时，可对上述槽口29的深度进行选择，以便使上述凸缘20在所需扭矩下断裂。应注意到，上述圆角R的大小可根据螺母部件10的材料的强度和弹性而改变。于是，在该螺母部件10由具有所需弹性的高强材料，比如钛合金制成的一些场合，可减小该圆角R的大小，可将该槽口29基本上取消。现在参照图3和4，图中所示的螺母部件10与螺栓30安装在一起，以便形成紧固组件32，图中所示的紧固组件32处于将工件46和48固定在一起的过程中。上述螺栓30具有长条形螺栓体34，其一端带有扩大的埋头36，其另一端带有螺纹部38。无螺纹部40将螺纹部38与埋头36连接。该螺栓30中的螺栓体34适合分别穿过工件4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种紧固件，其包括螺栓部件和螺母部件，该螺栓部件具有带螺纹部的螺栓体，该螺母部件用于以螺纹方式与上述螺栓部件中的螺纹部啮合，以便以预定的定力矩值，在预定的预加荷载下将工件固定在一起； 上述螺母部件包括： 环形节段，其包括具有基本保持一致的预定直径的环通孔； 螺母节段，其包括其内带螺纹的螺母孔，以便与上述螺栓部件中的螺纹部以螺纹方式啮合； 上述螺母节段包括驱动部和与其连接的较小直径颈部； 上述驱动部用于通过下述工具夹持，该工具在上述螺母部件和螺栓部件之间施加扭矩； 上述颈部包括平直段，该平直段带有基本保持一致的直径的径向外表面，该平直段通过直径变化的径向外表面与锥形段连接； 上述锥形段在上述平直段和上述环形节段之间延伸，直至下述外端，该外端用于在操作时在上述环孔处与上述环形节段连接； 上述螺母孔内形成的螺纹从上述驱动部至少局部延伸到上述颈部中； 上述锥形段中的外表面的外端的直径不大于上述环孔的直径，并且该外表面呈锥状延伸至上述平直段处的较大直径处，上述较大直径大于上述环孔的直径从而当上述颈部以螺合方式移动到上述环孔中时，使上述颈部中的螺纹和螺栓部件中的螺纹部上的匹配螺纹之间形成预定的最大啮合； 上述锥形段和平直段用于移动到上述环孔中而与该环孔形成表面配合，由此在上述颈部中的螺纹和上述螺栓部件中的匹配螺纹之间施加径向压力，从而通过上述预定的定力矩值，将上述螺母部件与上述螺纹部固定。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：沙赫里阿尔M萨德里，汪海涛，雷蒙L赫德，
申请(专利权)人：赫克国际公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]