本發(fā)明涉及緊固，具體涉及一種穿心螺旋緊固方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)有的緊固件技術(shù)中，機(jī)械內(nèi)部零（部）件的連接與固定，是靠螺旋緊固件完成的，并且已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。螺栓和螺母組成的緊固件在機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛，不可或缺。

2、圖3所示為現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)緊固件，由螺栓1、彈簧墊片2和螺母3等三部分所組成。它利用螺旋旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生緊固力來(lái)連接、固定機(jī)械結(jié)構(gòu)中的零（部）件。

3、標(biāo)準(zhǔn)緊固件在實(shí)際應(yīng)用中，人們發(fā)現(xiàn)由螺栓和螺母組成的緊固件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，但是螺旋緊固后，非常容易受到震動(dòng)、外力沖擊的影響，經(jīng)常發(fā)生螺母松動(dòng)、螺母咬死、垮絲、甚至螺栓斷裂的事故。輕則影響機(jī)械的正常運(yùn)行，重則會(huì)導(dǎo)致交通機(jī)械發(fā)生嚴(yán)重的安全事故。而現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)緊固件之所存在螺母松動(dòng)、螺母咬死、螺桿垮絲、螺桿斷裂等結(jié)構(gòu)缺陷，主要有以下原因：

4、a.標(biāo)準(zhǔn)緊固件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，是一種非閉合的結(jié)構(gòu)。當(dāng)螺桿和螺母相互旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生緊固力后，螺桿螺母的螺紋結(jié)合部的螺紋要發(fā)生彈性變形，同時(shí)還要承受較大的摩擦應(yīng)力和牽拉應(yīng)力。在沖擊、震動(dòng)的工作條件下，由于單獨(dú)的螺母質(zhì)量較小，螺紋彈性回復(fù)，所以就容易發(fā)生螺母松動(dòng)的故障。

5、b.標(biāo)準(zhǔn)緊固件屬于鋼性結(jié)構(gòu)。螺栓桿一物兩用，即其螺紋頭，既要和螺母相互作用，產(chǎn)生緊固力。其余的螺栓桿部分還要承受牽拉力、沖擊力和震動(dòng)力。如果螺栓桿較長(zhǎng)，金屬材料強(qiáng)度不夠，就會(huì)出現(xiàn)咬死、垮絲、斷裂的結(jié)構(gòu)故障。

6、為了克服螺栓螺母松動(dòng)，現(xiàn)有技術(shù)集中在螺母上下功夫，研制永不松動(dòng)的螺母、自鎖螺母。增加螺母鎖定部分，使標(biāo)準(zhǔn)緊固件結(jié)構(gòu)變成閉合結(jié)構(gòu)，在緊固件完成緊固后不松動(dòng)，然而，這只是緊固技術(shù)的一部分，并不是全部。理想的新型緊固件，不僅應(yīng)該是永不松動(dòng)、自鎖的緊固件，還應(yīng)該是柔性的緊固件，減重的緊固件。因?yàn)橛啦凰蓜?dòng)的螺母，自鎖螺母可以不松動(dòng)，但不防螺母咬死、垮絲、螺桿斷裂這些鋼性結(jié)構(gòu)緊固件無(wú)法避開(kāi)的技術(shù)死角。只有柔性的緊固件可以有效的防止緊固件螺母松動(dòng)、咬死、垮絲、螺栓桿斷裂的事故發(fā)生。

7、此外，現(xiàn)有的永不松動(dòng)的螺母、自鎖螺母構(gòu)成的緊固件，由于增加了鎖定結(jié)構(gòu)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)緊固件而言，是一種增重緊固件。有資料表明，為了防止螺栓螺母松動(dòng)，波音飛機(jī)內(nèi)部使用了較多不可拆卸的緊固件，這些緊固件也屬增重緊固件。一架飛機(jī)上需要數(shù)萬(wàn)個(gè)緊固件，而增重的數(shù)萬(wàn)個(gè)緊固件會(huì)增加飛機(jī)的運(yùn)營(yíng)成本。有資料表明，飛機(jī)結(jié)構(gòu)減重1000克，價(jià)值100萬(wàn)美元。如果這數(shù)萬(wàn)個(gè)緊固件中的一部分，或大部分是減重緊固件，則可以節(jié)省燃油，提高飛機(jī)的運(yùn)營(yíng)利潤(rùn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中的標(biāo)準(zhǔn)緊固件應(yīng)用時(shí)存在的螺母松動(dòng)，螺紋咬死、垮絲，螺桿斷裂等不足，提出了一種穿心螺旋緊固方法及裝置，利用穿心緊固技術(shù)設(shè)計(jì)出了系列性能優(yōu)良、各有特色的穿心螺旋緊固件，以對(duì)傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)緊固件及緊固方法的不足進(jìn)行改進(jìn)。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明提出了一種穿心螺旋緊固方法，包括：基于螺母的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)將其改造為兩頭具有穿心內(nèi)螺紋孔的螺母單元或柔性螺母單元，再與穿心螺栓相互連接完成穿心緊固。

4、本發(fā)明提出了一種穿心螺旋緊固方法，包括：改造螺栓使之成為桿頭具有穿心內(nèi)螺紋孔的混合螺栓或柔性螺栓，將其先與螺母正向旋合連接形成杠上緊固，再套入橡膠復(fù)合墊片，與穿心螺栓反向旋合連接形成杠下緊固。

5、進(jìn)一步的，所述螺母單元為由同一管材制作出兩個(gè)連體的螺母，其軸向兩端分別制有穿心內(nèi)螺紋孔。

6、進(jìn)一步的，所述柔性螺母單元包括對(duì)稱設(shè)置的兩個(gè)帶有穿心內(nèi)螺紋孔的螺母頭和連接在兩個(gè)螺母頭之間的填充節(jié)；兩個(gè)螺母頭中分別設(shè)置彈簧，并由兩端有鋼球的鋼絲纜繩牽拉在一起成為一個(gè)柔性整體。

7、進(jìn)一步的，兩個(gè)所述的螺母頭與填充節(jié)連接處均設(shè)置嵌緊環(huán)用以在空載情況下適度調(diào)整自身結(jié)構(gòu)承受彈力大小。

8、進(jìn)一步的，兩個(gè)所述的螺母頭與填充節(jié)之間均采用榫頭與榫槽配合連接，榫頭與榫槽之間不發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。

9、進(jìn)一步的，所述填充節(jié)采用非金屬材料制作。

10、本發(fā)明還提出了一種穿心螺旋緊固裝置，其包含螺母單元或柔性螺母單元，所述螺母單元或柔性螺母單元與穿心螺栓相互連接完成穿心緊固。

11、本發(fā)明進(jìn)一步提出了一種柔性螺栓，包括螺栓頭、柔性混合單元和設(shè)置在二者之間的填充節(jié)；所述柔性混合單元的桿頭端部設(shè)置有穿心內(nèi)螺紋孔，桿頭外壁設(shè)置有外螺紋，所述螺栓頭與柔性混合單元中分別設(shè)置彈簧，并由兩端有鋼球的鋼絲纜繩牽拉在一起成為一個(gè)柔性整體。

12、本發(fā)明進(jìn)一步提出了一種穿心螺旋緊固裝置，其包含混合螺栓或柔性螺栓，所述混合螺栓或柔性螺栓的桿頭部位與標(biāo)準(zhǔn)螺母正向旋合連接形成杠上緊固，與穿心螺栓反向旋合連接形成杠下緊固。

13、為了說(shuō)明本發(fā)明提出的系列穿心緊固件的技術(shù)研究路線，參見(jiàn)附圖1所示的螺旋緊固件結(jié)構(gòu)特征及分類表。該分類表表明，標(biāo)準(zhǔn)緊固件和本發(fā)明提出的穿心緊固件都同屬于螺旋緊固件。這兩種緊固件，是螺旋緊固件兩個(gè)不同的側(cè)面。

14、實(shí)驗(yàn)和實(shí)際運(yùn)用證明，標(biāo)準(zhǔn)緊固件和穿心緊固件可以相互融合。比如穿心柔性混合緊固件在結(jié)構(gòu)上，既有標(biāo)準(zhǔn)緊固件的結(jié)構(gòu)特征，又有穿心柔性緊固件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。所以它既可以在表中單列，又可以歸類于穿心柔性緊固件框內(nèi)。

15、分類表還列出了標(biāo)準(zhǔn)緊固件和穿心緊固件逐漸演變，互相借鑒，形成具有各種特點(diǎn)的，可以獨(dú)立完成緊固作用，又不會(huì)松動(dòng)的緊固件。

16、結(jié)合圖1可以看出，標(biāo)準(zhǔn)緊固件是基礎(chǔ)，它可以借鑒穿心緊固件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，升級(jí)成穿心混合緊固件。并且由于穿心螺栓的加持，形成杠上、杠下雙層緊固，使得其緊固力1＋1＞2。與此同時(shí)，內(nèi)層緊固（杠下緊固）和外層緊固（杠上緊固）由于旋轉(zhuǎn)方向不同，做到了互相作用又相互制衡，徹底解決了緊固件松動(dòng)的技術(shù)缺陷。

17、再進(jìn)一步，由于引進(jìn)了柔性結(jié)構(gòu)，也使得混合緊固件結(jié)構(gòu)由鋼纜代替了剛性的螺桿，增加了標(biāo)準(zhǔn)緊固件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，徹底解決了螺紋咬死、垮絲以及螺桿斷裂的結(jié)構(gòu)缺陷。

18、更進(jìn)一步，由于柔性類緊固件的填充節(jié)是由非金屬材料制成，它的比重小，重量輕，是一個(gè)減重構(gòu)件。穿心柔性緊固件和穿心柔性混合緊固件調(diào)整結(jié)構(gòu)材料參數(shù)后，可從升級(jí)為輕型、超輕型的減重緊固件，而輕型、超輕型緊固件是目前航空、航天機(jī)械結(jié)構(gòu)急需的減重緊固件。

19、標(biāo)準(zhǔn)緊固件和穿心緊固件互相依存，相互融合。產(chǎn)生新的可以獨(dú)立使用的穿心混合緊固件、穿心柔性混合緊固件、穿心緊固件、穿心單元緊固件、穿心柔性緊固件以及由它們升級(jí)而成的輕型、超輕型減重緊固件，形成了一個(gè)系列的緊固產(chǎn)品。這些各有側(cè)重、各有特色的緊固件，投入到機(jī)械設(shè)備的制造和保養(yǎng)維修中去，可以充分發(fā)揮各型緊固件的作用。既是一次緊固技術(shù)的升級(jí)，也是整個(gè)機(jī)械設(shè)備技術(shù)的進(jìn)步。

20、綜上所述，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

21、1、本發(fā)明基于穿心緊固連接的發(fā)明構(gòu)思設(shè)計(jì)出穿心緊固件，緊緊的抓住單獨(dú)螺母容易松動(dòng)的缺陷，將螺栓母隱身于螺桿端，與另一端的螺栓柱旋轉(zhuǎn)連接，產(chǎn)生緊固力，由于穿心緊固螺紋咬合線遠(yuǎn)離機(jī)械與緊固件的接觸點(diǎn)，有利于提高緊固件抗震動(dòng)、沖擊的能力，有效防止螺母松動(dòng)；

22、2、本發(fā)明在在穿心緊固件的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步設(shè)計(jì)出穿心單元緊固件，穿心單元緊固件采用螺母單元和兩個(gè)穿心螺栓配合連接的方式，制造、安裝更加方便；

23、3、本發(fā)明在標(biāo)準(zhǔn)緊固件基礎(chǔ)上，借鑒穿心緊固結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出穿心混合緊固件，穿心混合緊固件經(jīng)過(guò)螺母的正向旋轉(zhuǎn)獲得緊固力（與同規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)緊固件獲得的緊固力相同）的同時(shí)，又獲得反向旋轉(zhuǎn)的穿心螺栓杠下緊固力，內(nèi)外雙重疊加緊固力較標(biāo)準(zhǔn)螺栓緊固效果更好；

24、4、本發(fā)明在穿心單元緊固件的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步引入柔性結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)出穿心柔性緊固件；當(dāng)機(jī)械整體結(jié)構(gòu)受到震動(dòng)、外力沖擊時(shí)，穿心柔性緊固件中的受力彈簧和繃緊的鋼絲纜繩以顫動(dòng)的方式回應(yīng)，只將部分衰減后的外力傳遞給左右端，因此同等材料下，穿心柔性緊固件能夠獲得更高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，承受更高的外力沖擊，有效地避免了螺母松動(dòng)，螺紋咬死、垮絲，螺栓斷裂等緊固事故的發(fā)生；

25、5、本發(fā)明在穿心混合緊固件的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步引入柔性結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)出穿心柔性混合緊固件，使穿心柔性混合緊固件同時(shí)具備了穿心混合緊固件和穿心柔性緊固件的優(yōu)點(diǎn)；

26、6、本發(fā)明向緊固件中引入了非金屬?gòu)?fù)合材料，可以進(jìn)一步形成輕型或超輕型緊固件，這兩類緊固件組成了減重緊固件；同等規(guī)格下，減重緊固件的重量與標(biāo)準(zhǔn)緊固件相比，只有標(biāo)準(zhǔn)緊固件的80%或者70%以下，可以滿足航空、航天機(jī)械結(jié)構(gòu)的需求。