現在、航空分野でのエンジンの製造、製造、保守において、ねじ接続の安全性に大きな注目が集まっています。 特にセルフロッキングナットは、耐震性に優れ、耐衝撃性に優れ、再利用できるため、航空業界で広く使用されています。
セルフロックナットは塑性変形を採用し、ねじ山に摩擦力を発生させ、ねじ山の緩みを防ぎます。 しかし、繰り返し使用すると、スレッドペア間のセルフロックトルクは徐々に減少します。特に、エンジンの衝撃や大幅な負荷変動の場合、この現象はより明白になります。
この研究では、次の航空分野でのエンジンの開発、使用、および保守に関するガイダンスを提供することを期待して、緩いねじ接続に対する内的および外的要因の影響を分析します。
1、セルフロックナットの耐用年数
原則として、ねじ接続の機能と回転性を確保するために、ねじの合わせ面の間に一定のギャップを保つ必要があります。
構造的緩みモードの研究によると、動的荷重下でのねじ山間の相対振動は、ねじ山ペアの摩擦係数を低下させ、ナットを回転させ、さらには緩めます。 航空部品では、ねじ接続線が重要な部品です。 ねじ山のロックの設計は、製品にとって非常に重要です。
緩みを防ぐ一般的な方法には、次の3つのタイプがあります。
第一に、ねじ対の移動関係を破壊するアンチルーズモードは、ナットとボルトのねじ山を溶接または充填によって局所的に変形させ、ねじ山のアンチルーズ効果を実現することができます。
第二に、機械的緩和とは、ナットとボルトの相対的な回転を防ぐために、ナットを締めた後に追加のロック要素を使用することを指します。 割りピンやストップワッシャーなどがよく使用されますが、これによりねじ山の重量が増加し、分解が困難になる可能性があります。
第三に、摩擦力は緩いです。これは、接触面の摩擦を増やすことで実現できます。
セルフロックナットの場合、ナットのロック領域を介して半径方向の変形を実現し、緩み防止効果を実現できます。 ボルトをセルフロックナットの変形位置にねじ込むと、ナットの変形位置によりボルトに半径方向の押し出し力が発生し、ねじ山に静摩擦力が発生し、ねじ山表面に緩み防止トルクが発生します。
また、航空分野での部品の緩みを防ぐための重要な対策でもあります。 ただし、セルフロックナットを使用すると、セルフロック力の距離が短くなります。
既存の研究と組み合わせると、セルフロック力距離の限界値は、15回の繰り返し実験後に限界値に近くなります。 使用過程において、ねじ山ペアのロック面積や設備状態、加工品質の問題により、セルフロックナットで製造された製品は期待寿命に達しないため、減衰を低減するための効果的な対策を講じる必要があります。セルフロックナット使用時のロックトルクにより、寿命を延ばします。
2、セルフロックナットのトルク減衰に影響を与える要因の分析
（1）材料選定と熱処理方法
航空分野のファスナーは、ステンレス鋼、構造用鋼、チタン合金からファスナー材料まで、エンジン組立位置の設計条件を選択でき、徐々に高強度、耐高温性の傾向が見られます。 一部の超合金材料は、エンジンのセルフロックナットの設計に広く使用されています。
製品の品質を確保するためには、合理的な材料の選択が鍵となります。 セルフロッキングナットの耐用年数と既存の実験的研究により、使用する材料とナットの熱処理方法がセルフロッキングナットのトルク減衰に影響を与えることが証明され、ねじの材質、硬度、コーティングのマッチングにも注意が払われます。
（2）ロック構造
適切な材料の選択と熱処理方法の制御は、リフティングナットのロックシステムに大きな影響を与えます。 ただし、セルフロックナットは主に摩擦力に依存して緩みを防止しているため、力の過程でねじ山接続部の動きがねじ山の緩みに与える影響が明らかであるため、セルフロックナットの使用期間はナットロックの構造特性とロック領域の変形の影響を受けます。
まず、航空分野でよく使用される典型的なロック構造は、楕円形の平坦化構造、非金属インサート構造、およびスロット付きクロージャー構造です。
非金属インサートは、非金属材料の弾性特性を利用して、フィルムの緩み防止効果を実現します。 残りは、緩みを防ぐためにロック領域のセルフロックアクションを使用します。
エンジンでセルフロックナットを実際に使用することにより、異なるロック領域でのセルフロックナットの再利用安定性が異なることがわかります。 スクリューペアの異なるロック構造のシミュレーション分析は、有限要素ソフトウェアを使用して実現されます。結果は、スクリューペアのリガンドの変形が接触領域とロック領域の均一な性能に影響を与えることを示しています。ロック性能の安定性。
3、実験分析
（1）セルフロックナットの材質
ロック領域の構造変形がロックトルクの減衰に与える影響をさらに分析するために、本研究では、10個の製品をグループとしてロックトルクの性能分析を実施しました。 トルク実験分析は、屋内条件下で同じ仕様の非金属インサートナット、楕円形、スロット付き、および3点セルフロックナットを選択することによって実行されました。 実験結果は以下のとおりです。
非金属材料の弾性特性により、インサートのセルフロックナットは全工程で許容面積が大きく、理論上のセルフロックトルクの減衰度は小さいことがわかります。 ただし、実際の使用プロセスでは、ナイロンインサートセルフロックナットのセルフロックシステムは、温度の影響を大きく受ける1回目と2回目の実験で優れています。トルクはアセンブリの加熱後に急速に減衰し、使用温度は100℃未満であるため、このタイプのセルフロックナットに対する非金属材料の性能温度の影響は比較的大きくなります。
金属製のセルフロックナットの場合、主にロック領域のクロージャーの変形と、ねじペアの押し出し接触の干渉量に依存します。 非金属製のセルフロックナットと比較して、材料の耐用年数は温度の影響を受けにくく、ロック領域の変形および変形制御の影響は比較的大きくなります。
セルフロックナットの場合、2つの変形モード、つまりスロット付きと楕円形のフラットがあります。これらは技術が単純で、一部の家庭用セルフロックナットでも一般的に使用されています。 変形モードは2点接触力のみに依存するため、変形量はセルフロックモーメントの減衰に大きく影響します。
スロットエンドとは、主にナットのテールで6〜8個の均一なノッチを開いた後のラジアルクロージャの変形を指します。これにより、おねじとの多点干渉接触を実現できます。 解析により、楕円圧縮変形法よりも変形法が均一になり、ロックモーメントが安定します。
新しいセルフロックナットの設計方法は、従来のスロットナットプロセスの欠陥を克服でき、全体的な力が均一である3点ノンスロットの方法です。 既存の研究から、3点変形法はリフティングナットの耐用年数にとって非常に重要であることがわかりました。
（2）ロック構造寸法
一般的な構造ナットと組み合わせると、セルフロック領域は薄肉の円筒形にすることができるため、そのサイズには、ロック領域の軸方向の長さ寸法、外側の円の直径、およびロック領域の変形が含まれます。
特定の変形条件下でロック領域の軸方向の長さを適切に増加させることにより、ねじペアの接触領域を増加させることができることがわかる。 ボルトを数回ねじ込んだ後のトルク減衰の傾きが小さくなり、セルフロックナットの耐用年数が向上し、ねじペアの重量がある程度増加します。 この方法は、実際の製品の品質管理の概念に準拠していません。
第二に、ロック領域の外側の円の半径は、同じ可変条件の下で適切に変更できますが、減衰勾配は基本的に全体のそれと同じです。 最初の締め付けトルクが定格範囲を超えないように、閉鎖領域の肉厚を適切に厚くする必要があり、ナットのサービスサイクルを増やすことができます。 ロック領域の変形は、ねじ山ペアの半径方向の干渉をある程度反映する可能性があります。これは、ナット全体のロック性能に影響を与える重要な要素でもあります。
最小のロックトルクを得るには、セルフロックナットに十分な干渉が必要です。 干渉が小さい場合、ロックトルクテストは認定されません。この場合、クロージャーの変形を大きくして、製品認定率を向上させることができます。
締め付けトルクの増加とクロージャの変形は直線的であるだけではないことがわかります。 特に、ナットの変形が大きいと、モーメント減衰の傾きが大きくなり、ナットの耐用年数が短くなります。
構造最適化の観点から、セルフロックナットは接続構造や方法が異なりますが、さまざまな形状で設計できますが、エアロエンジンの場合、コンポーネントの構造はコンパクトであり、従来のナット構造は12アングルプレートスクリューです。構造、およびセルフロック閉鎖領域はセルフロックナットの機能を実現することができます。
プレートスクリュー構造の通常の使用を確実にするために、ロック領域は大きなベアリング領域を持つ必要があり、ナットの軸方向の寸法は長いです。 既存の技術は、単純な楕円形の閉鎖を使用して、セルフロック効果を実現することができます。 最適化設計後、元の独立した閉鎖変形楕円体セクションがキャンセルされ、軸位置が適切に拡張された12個のコーナープレートねじ領域。この領域では、ナットプレートの締め付け領域を3つのポートで閉じて自己形成できます。ロックエリア。
この構造の設計により、プレートねじ構造の組み立ての安定性が適切に向上し、セルフロック領域の安定性も向上します。
最適化後、ナットの閉鎖領域は12度のアセンブリ面になり、プレートねじ構造の使用に影響を与えることなく、セルフロック性能を確保できます。 閉位置は3点方式を採用しています。 変形は楕円形のクロージャーの変形よりも小さいです。 ボルトに接触し、セルフロック面積が増加します。 閉鎖部に均一な力がかかるため、セルフロック性能の安定性がある程度向上します。
4、結論
一言で言えば、重要な緩み防止製品として、セルフロックナットのセルフロック性能の安定性は、製品の接続性能に影響を与えます。
本研究では、セルフロックナットの使用サイクルを分析し、セルフロックナットサイクルの最適化が目標であることを説明します。 実験的な最適化の後、セルフロックナットのロック性能が大幅に向上しました。 この方法は、ファスナーのメンテナンスの信頼性を向上させるために非常に重要であることがさらに実証されています。
