不断努力提高燃料效率,航空航天设计中的战术机动性和有效载荷能力正在推动创造性的努力,通过使用轻质材料,如复合材料、铝和塑料来减少质量。然而,使用这些材料可能会造成妥协,以及寻找安全可靠的方法来紧固组件,以确保在航空航天应用中常见的冲击、振动和热循环的严酷条件下的接头完整性。
虽然直接螺纹加工韧性铝是常见的,但大多数复合材料太脆而无法攻丝。剪切强度和力的集中需要仔细审查,以确定特定的负载和振动环境可以承受。结构接头特别依赖于高强度,以在用于组装的接头中形成足够的预紧力。
在大多数使用轻质材料的结构接头中,母材可能需要通过使用金属丝插入器或超声波插入器来加强;与直接使用软材料的丝锥孔相比,嵌入镶齿可以提高接头张力,延长重复使用性。
在航空航天应用中有多种螺纹强化选择:用于铝或软材料的丝螺纹插入件,用于复合材料的密封插入件,用于塑料的超声波插入件或模压插入件。然而,大多数镶齿仍然不能解决标准60°螺纹形式固有的振动引起螺纹松动的局限性和潜在问题。
用于电线插入的航空航天应用范围从散热器和电子机箱到卫星连接器、电路板夹具和航空电子盒外壳。
答案可能是Spiralock公司的30度楔形坡道专利设计。这种自锁技术正在应用于各种材料的特定镶件,其额外的好处是可以轻松地从传统的60度“v”螺纹转换为30度楔形坡道设计。
30度楔形坡道允许螺栓相对于内螺纹自由旋转,直到施加夹具负载。然后,标准外螺纹形式的顶点紧贴楔形坡道,消除径向间隙,并沿整个螺纹啮合长度形成连续的螺旋线接触。这种连续的线接触将夹紧力更均匀地分布在所有啮合螺纹上,提高了抗振动松动、轴向扭转载荷、接头疲劳和极端温度的能力。
这种楔形坡道设计也被生产在钢丝刀片上,以提供相同的抗振动和可重复使用性,同时为更软的材料(如铝)带来更高的强度和夹具负载能力。
金属丝插入件的标准尺寸从#2-56到7/16-20有切面或无切面的驱动缺口™,仅有切面的M3到M16。无夹角驱动切口™钢丝刀片符合NAS1130的尺寸,然而,内部螺纹形式具有spirallock螺纹轮廓。
美国宇航局是最早在航天飞机轨道飞行器的主引擎上使用这种设计的国家之一。三个主引擎每个都产生了40万磅的推力和巨大的振动。但航天局也希望每个紧固件能重复使用15次。在NASA自己的测试中,他们确定螺旋锁孔中的紧固件在受到十倍于航天飞机规定的振动时不会退缩或松开,而且它们保持这种状态的时间是要求的十倍。美国国家航空航天局的测试发现,这些紧固件提供了50次使用,没有损失夹具负载。每个梭子携带不少于757个螺旋锁紧固件。
Spiralock
www.spiralock.com
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