耐落螺钉在机载光电产品中的适用性研究

屈亮

摘 要：本文通过设计试验件，模拟机载振动条件，研究了耐落螺钉在机载光电产品上的适用性。结果表明，耐落螺钉可以满足机载光电产品的防松要求。同时，对耐落螺钉重复使用的防松效果进行试验分析，并给出相关使用建议。

关键词：光电产品;防松;耐落螺钉

Abstract： In this paper， through the design of the test piece and the simulation of the airborne vibration conditions， the applicability of the anti-lossing screw in the airborne photoelectric products wasstudied. The results show that the anti falling screw can meet the anti loosing requirements of the airborne photoelectric products. At the same time， the anti loosing effect of repeated use of the anti loosing screw was tested and analyzed， and the relevant use suggestions were given.

Keywords： photoelectricproducts;anti-lossing;anti-lossing screw

1 机载光电产品常用防松措施简述

目前，机载光电类产品的螺纹连接较多使用液体螺纹胶防松或弹簧垫圈防松。

液体螺纹胶防松[1]是在螺钉表面涂一定量的液体厌氧胶实现粘接和密封，一般使用乐泰系列粘合胶（乐泰222、乐泰243等）。与传统的机械锁固方法相比，其操作更为简单，但液体螺纹胶存在胶液滴落在光学密封舱的风险，拆卸时螺纹胶凝固粉末极易污染轴系和光学系统，影响产品性能和功能。

弹簧垫圈防松是利用弹簧垫圈固有的弹性，补偿和消除周期性振动中产生的间隙和应力，但当弹簧垫圈达到其应力极限、疲劳极限和弹性极限时，其防松效果会立即失效。弹簧垫圈的防松效能保持时间较短，可靠性差。

2 耐落螺钉防松原理

耐落螺钉防松[2]是通过高温等方式将高分子材料附着于螺纹牙面上，螺钉在锁紧过程中高分子材料被充分挤压，填充在螺纹间隙内，在内外螺纹间产生强大的摩擦力，从而实现螺钉的防松（见图1）。该种防松方式简单、可靠，具有很高的应用价值。但是，机载光电产品尚未使用过此类防松措施，需要开展相关验证试验对其防松效果进行评估，以确定其在产品上使用的可行性。

3 防松性能试验

3.1 螺钉规格的确定

螺钉直径不一样，螺钉的防松效果也略有差异。由于机载光电产品使用最多的是M3螺钉，因此，本方案选用M3不锈钢螺钉用于试验，具有典型性。

3.2 防松试验方法及实现

螺钉连接应用非常广泛，机载光电产品的螺钉连接形式主要包含承受拉力、剪切力、倾覆力矩、扭转力矩四种结构形式的螺纹连接。由此，本试验设计的相应工装如图2所示，主要对比液体螺纹胶与耐落螺钉在以上四种结构形式上的防松效果。

3.2.1 承受拉力的螺纹连接。承受拉力是螺纹连接的主要形式，螺钉连接的局部结构形式如图3所示。

图3中，试验结构采用两个完全相同的2 kg圆形重物沿竖直方向布置，使振动中螺钉承受拉力。左侧8个螺钉采用涂液体螺纹胶防松，右侧8个螺钉采用耐落螺钉防松，8个螺钉均沿圆周均匀分布。通过试验，比较两种防松方式的防松效果。

3.2.2 承受剪切力的螺纹连接。承受剪切力的螺钉连接局部结构形式如图4所示。

图4中，试验结构采用两个完全相同的2 kg圆形重物沿竖直方向布置，使振动中螺钉承受剪切力。左侧8个螺钉采用涂液体螺纹胶防松，右侧8个螺钉采用耐落螺钉防松，8个螺钉均沿圆周均匀分布。通过试验，比较两种防松方式的防松效果。

3.2.3 承受倾覆力矩的螺纹连接。承受倾覆力矩的螺纹连接如图5所示。图5中，试验结构采用两个完全相同的悬臂产生1 N·m大小力矩，使振动中螺钉承受倾覆力矩。左侧8个螺钉采用涂液体螺纹胶防松，右侧8个螺钉采用耐落螺钉防松，8个螺钉均沿圆周均匀分布。通过试验，比较两种防松方式的防松效果。

3.2.4 承受扭轉力矩的螺纹连接。承受扭转力矩的螺钉连接局部结构形式如图6所示。图6中，试验结构采用两个完全相同的悬臂产生1 N·m大小力矩，使振动中螺钉承受扭转力矩。左侧8个螺钉采用涂液体螺纹胶防松，右侧8个螺钉采用耐落螺钉防松，8个螺钉均沿圆周均匀分布。通过试验，比较两种防松方式的防松效果。

3.2.5 试验方法。第一，所有螺钉均使用力矩扳手拧紧。M3螺钉拧紧力矩为1.2 N·m，拧紧后，用0.9 N·m的力矩试拆卸，螺钉应不松脱。第二，按机载光电产品耐久振动谱振动。振动谱如图7所示，随机振动试验频率范围为15～2 000 Hz，试验方向为Y轴。第三，比较耐落螺丝与液体螺纹胶的防松性能。以1h为一个振动周期，观察螺钉有无松脱，如果在耐久试验结束后仍无松脱，则依次用力矩扳手拆卸各螺钉，比较螺钉的拆卸力矩。第四，重复拆装耐落螺钉，研究重复拆卸对耐落螺钉防松性能的影响。

3.3 试验结果

3.3.1 四种结构形式的螺纹连接拆卸力矩比较。在振动试验进行了30 h后，液体螺纹胶和耐落螺丝都未出现松脱，都满足机载光电产品耐久试验要求。最后，用力矩扳手拆卸各螺钉，拆卸力矩从0.5 N·m开始，逐次增加力矩，依次试拆卸各螺钉，记录各螺钉拆卸时对应的力矩值（见表1）。

从表2可以看出，在受拉、剪切载荷下，耐落螺钉比涂乐泰胶螺钉的防松效果更好;在扭转和倾覆载荷下，耐落螺钉在拆卸力矩上略差于涂乐泰胶螺钉，但依然没有松弛，起到了不松脱作用。

3.3.2 重复拆卸影响。静态下，对耐落螺钉防松使用寿命进行测试。螺钉重复拆装进工装，每次的拧紧力矩均为1.2 N·m，记录下20次拆卸的力矩，结果如图9所示。对耐落螺钉反复拆卸了20次，虽然螺钉的拆卸力矩仍能保证防松需求，但此时螺钉预涂的胶体已出现一定断裂现象，故为确保良好的防松效果，使用次数应在20次以内。

4 结论

①耐落螺钉可以满足机载光电产品防松要求，在耐久试验后未松脱。在受拉、剪切载荷下，耐落螺钉比涂乐泰胶螺钉的防松效果更好;在扭转和倾覆载荷下，耐落螺钉在拆卸力矩上略差于涂乐泰胶螺钉，但依然没有松弛，起到了不松脱的作用。

②耐落螺钉反复拆卸，仍能保证防松需求，但此时螺钉预涂的胶体已出现一定断裂现象，故为确保良好的防松效果，使用次数应在20次以内。

参考文献：

[1]姚敏茹.螺纹联接防松技术的研究应用于发展[J].新技术新工艺，2006（6）：26-28.

[2]邓智.一种验证预涂胶螺钉防松性能的振动试验方法[J].机械工程师，2013（5）：52-53.