航展
专题
齿轮槽头型新型标准件安装工艺与试验研究

2018-07-16 融融网融融

        问题描述:
        某型飞机研制中需要采用大规格(直径为.375in、12mm)齿轮槽100°沉头拉伸型高性能钛合金螺栓及自锁螺母,其在安装力矩、预紧力、对复合材料的适用范围等方面均缺乏可参考的安装工艺技术参数。


        问题分析:
        航空新型标准件,除了产品性能以外,其产品的应用性一直是飞机设计、装配关注的重要内容,对其安装工艺技术参数的研究极少。目前涉及紧固件安装力矩、预紧力的标准主要有HB 6586-1998《螺栓螺纹拧紧力矩》、HB 6125-1987《航空发动机螺纹紧固件拧紧力》、波音公司BAC5009、俄标OCT1 00017等。HB 6586-1998规定了不同强度等级下抗拉型和抗剪型螺栓的安装力矩,对于不同材料、不同表面处理下的紧固件安装力矩并未进行区分;HB 6125-1987仅适用于特定材料、特定表面处理的紧固件;BAC5009、OCT1 00017对本项目的研究也不具备指导意义。随着新型飞机性能的提高,急需对航空新型标准件的安装工艺技术参数进行研究。


        解决措施:
        开展“齿轮槽”.375in、M12,100°沉头拉伸型钛合金螺栓在金属夹层安装力矩与预紧力关系研究,确定可稳定控制满足预紧力要求的安装力矩;同时采用非接触式应力测量仪测量施加不同安装力矩,夹层上的残余应力范围,研究预紧力与夹层残余应力的对应关系,及检查钛合金螺栓螺纹损伤情况为今后工程上实际测量和控制预紧力提供技术支持。
开展“齿轮槽”.375in、M12mm 100°沉头钛合金螺栓在复合材料夹层安装力矩与预紧力关系研究,确定可稳定控制满足预紧力要求的安装力矩,并采用超声波检测试验载荷引起复合材料压伤、分层的安装力矩范围及检查钛合金螺栓螺纹损伤情况。

        a)    通过“齿轮槽”螺栓安装力矩—预紧力研究试验,得出试验数据曲线。


 
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齿轮槽100°沉头螺栓 安装力矩—预紧力曲线试验示意图


        b)    通过“齿轮槽”螺栓安装力矩—预紧力—表面应力研究试验,得出金属夹层及复材夹层齿轮槽螺栓连接试验件,在螺栓沉头位置之外部分应力衰减情况。


 
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安装力矩—预紧力—表面应力 试验过程照片


        c)    通过“齿轮槽”100°沉头钛合金螺栓”夹层安装力矩与复合材料压伤、分层情况试验,得出在扳拧工具可承受的力矩范围内,复合材料夹层有无出现压伤及分层情况。


 
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安装力矩—内部损伤 试验过程照片


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复材+铝合金 安装力矩 内部损伤 图像


        效果意义:
        通过齿轮槽”.375in、M12,100°沉头拉伸型钛合金螺栓安装力矩与预紧力关系研究试验、表面应力研究试验、内部损伤研究试验,最终确定了可稳定控制满足预紧力要求的安装力矩。此类案例的解决,摸索出了一套新型标准件安装工艺参数研究的解决方案,为后续新型标准件研究奠定了扎实的基础。该项目得出的试验参数直接应用于现场安装。

齿轮槽头 安装工艺
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