À l'heure actuelle, la sécurité des connexions à vis a fait l'objet d'une grande attention dans la fabrication, la production et la maintenance de moteurs dans le domaine de l'aviation. Surtout pour les écrous autobloquants, il a été largement utilisé dans l'industrie aéronautique en raison de sa bonne résistance antisismique et lâche et de sa réutilisation.
L'écrou autobloquant adopte une déformation plastique pour former une force de friction dans la paire de filetages afin d'empêcher le filetage de se desserrer. Mais dans l'utilisation répétée, le couple d'autoblocage entre les paires de filets va progressivement diminuer, notamment en cas de choc ou de changement de charge important du moteur, ce phénomène est plus flagrant.
Dans cette étude, l'influence de facteurs internes et externes sur la connexion filetée lâche est analysée, dans l'espoir de fournir des conseils pour le développement, l'utilisation et la maintenance du moteur dans le domaine aéronautique suivant.
1、 Durée de vie de l'écrou autobloquant
En principe, pour assurer la fonction et la filabilité de la connexion du fil, il est nécessaire de conserver un certain écart entre les surfaces de contact du fil.
Selon la recherche du mode de desserrage structurel, la vibration relative entre les filets sous charge dynamique réduira le coefficient de frottement de la paire de filets, fera tourner l'écrou ou même se desserre. Dans les composants d'aviation, la ligne de connexion filetée est un composant important. La conception du frein filet est d'une grande importance pour les produits.
Les moyens courants de prévenir le desserrage sont de trois types :
Premièrement, le mode anti-desserrage qui détruit la relation de mouvement de la paire de vis peut provoquer la déformation locale du filetage de l'écrou et du boulon par soudage ou remplissage, et réaliser l'effet du filetage anti-desserrage.
Deuxièmement, la relaxation mécanique fait référence à l'utilisation d'éléments de verrouillage supplémentaires après le serrage de l'écrou pour empêcher la rotation relative de l'écrou et du boulon. La goupille fendue, la rondelle de butée, etc. sont souvent utilisées, ce qui peut augmenter le poids de la paire de filetages et la difficulté de démontage.
Troisièmement, la force de frottement est lâche, ce qui peut être obtenu en augmentant le frottement de la surface de contact.
Pour l'écrou autobloquant, une déformation radiale peut être réalisée à travers la zone de verrouillage de l'écrou pour obtenir l'effet anti-desserrage. Lorsque le boulon est vissé dans la position de déformation de l'écrou autobloquant, la position de déformation de l'écrou formera une force d'extrusion radiale sur le boulon, formant ainsi une force de friction statique sur le filetage, et faisant en sorte que la surface du filetage ait un couple anti-desserrage.
C'est également une mesure importante pour empêcher le desserrage des composants dans le domaine de l'aviation. Cependant, avec l'utilisation d'écrous autobloquants, la distance de la force autobloquante diminuera.
Combiné avec la recherche existante, la valeur limite de la distance de force autobloquante sera proche de la valeur limite après 15 expériences répétées. En cours d'utilisation, en raison des problèmes de zone de verrouillage et d'état de l'équipement de la paire de filets, de la qualité de traitement, les produits fabriqués par l'écrou autobloquant ne peuvent pas atteindre la durée de vie prévue, des mesures efficaces doivent donc être prises pour réduire l'atténuation de couple de blocage lors de l'utilisation de l'écrou autobloquant, afin d'améliorer sa durée de vie.
2、 Analyse des facteurs influençant l'atténuation du couple de l'écrou autobloquant
（1） Sélection des matériaux et méthode de traitement thermique
Pour la fixation dans le domaine de l'aviation, la condition de conception de la position d'assemblage du moteur peut être sélectionnée parmi l'acier inoxydable, l'acier de construction ou l'alliage de titane aux matériaux de fixation, et la sélection montre progressivement la tendance à une résistance élevée et à une résistance à haute température. Certains matériaux en superalliage sont largement utilisés dans la conception d'écrous autobloquants pour moteurs.
Une sélection raisonnable des matériaux est la clé pour assurer la qualité des produits. La durée de vie de l'écrou autobloquant et les recherches expérimentales existantes prouvent que le matériau utilisé et la méthode de traitement thermique de l'écrou affecteront l'atténuation du couple de l'écrou autobloquant, et feront également attention au matériau, à la dureté et au revêtement correspondant du filetage.
（2） Structure de verrouillage
Le choix des matériaux adaptés et la maîtrise de la méthode de traitement thermique ont une influence significative sur le système de blocage de l'écrou de levage. Cependant, étant donné que l'écrou autobloquant repose principalement sur la force de friction pour empêcher le desserrage, l'influence du mouvement des pièces de connexion filetées sur le desserrage du filetage est évidente dans le processus de force, par conséquent, la période de service de l'écrou autobloquant sera affecté par les caractéristiques structurelles de l'écrou de blocage et la déformation de la zone de blocage.
Premièrement, la structure de verrouillage typique, qui est souvent utilisée dans le domaine de l'aviation, est une structure d'aplatissement elliptique, une structure d'insert non métallique et une structure de fermeture à fente.
L'insert non métallique utilise les propriétés élastiques du matériau non métallique pour obtenir l'effet anti-desserrage du film. Le reste utilise l'action autobloquante de la zone de verrouillage pour éviter le desserrage.
Grâce à l'utilisation réelle d'écrous autobloquants dans le moteur, on constate que la stabilité de réutilisation des écrous autobloquants dans différentes zones de verrouillage sera différente. L'analyse de simulation de différentes structures de verrouillage de paires de vis est réalisée à l'aide d'un logiciel d'éléments finis. Les résultats montrent que la déformation des ligands dans la paire de vis affectera la zone de contact et les performances uniformes de la zone de verrouillage, et elle est directement liée à la stabilité des performances de verrouillage.
3、 Analyse expérimentale
（1） Matériau de l'écrou autobloquant
Afin d'analyser plus en détail l'influence de la déformation structurelle dans la zone de verrouillage sur l'atténuation du couple de verrouillage, l'analyse des performances du couple de verrouillage a été réalisée dans cette étude avec 10 produits en tant que groupe. L'analyse de l'expérience de couple a été réalisée en sélectionnant la même spécification d'écrous à insert non métalliques, elliptiques, fendus et autobloquants à trois points dans des conditions intérieures. Les résultats expérimentaux sont les suivants.
On constate que l'écrou autobloquant de l'insert a une grande zone de tolérance dans l'ensemble du processus par les propriétés élastiques des matériaux non métalliques, et le degré théorique d'atténuation du couple autobloquant est faible. Cependant, dans le processus d'utilisation réel, le système autobloquant de l'écrou autobloquant à insert en nylon est meilleur dans les première et deuxième expériences, ce qui est grandement affecté par la température, le couple diminuera rapidement après le chauffage de l'assemblage, et la température de service devrait être inférieure à 100 ℃, de sorte que l'effet de la température de performance des matériaux non métalliques sur ce type d'écrou autobloquant est relativement important.
Pour l'écrou autobloquant en métal, l'essentiel repose sur la déformation de la fermeture dans la zone de verrouillage et la quantité d'interférence du contact d'extrusion de la paire de vis. Par rapport à l'écrou autobloquant non métallique, la durée de vie du matériau est moins affectée par la température et l'influence de la déformation et du contrôle de la déformation dans la zone de verrouillage est relativement importante.
Pour les écrous autobloquants, il existe deux modes de déformation, à savoir plat fendu et elliptique, qui sont de technologie simple et sont également couramment utilisés dans certains écrous autobloquants domestiques. Étant donné que le mode de déformation ne dépend que de la force de contact en deux points, la quantité de déformation a une grande influence sur l'atténuation du moment d'autoblocage.
L'extrémité fendue fait principalement référence à la déformation de la fermeture radiale après l'ouverture de 6 à 8 encoches uniformes à la queue de l'écrou, de sorte qu'elle puisse obtenir un contact d'interférence multipoint avec le filetage externe. Grâce à l'analyse, la méthode de déformation est plus uniforme et le moment de verrouillage est plus stable que celui de la méthode de déformation par compression elliptique.
La méthode de conception du nouvel écrou autobloquant est la méthode du non rainurage à trois points, qui peut surmonter les défauts traditionnels du processus d'écrou à fente et la force globale est uniforme. Grâce aux recherches existantes, il a été constaté que la méthode de déformation en trois points est très importante pour la durée de vie de l'écrou de levage.
（2） Dimensions de la structure de la serrure
Combiné avec des écrous structurels typiques, la zone autobloquante peut être cylindrique à paroi mince, de sorte que sa taille inclut la dimension de longueur axiale de la zone de verrouillage, le diamètre du cercle extérieur et la déformation de la zone de verrouillage.
Il s'avère que la zone de contact de la paire de filets peut être augmentée en augmentant correctement la longueur axiale de la zone de verrouillage dans certaines conditions de déformation. La pente d'atténuation du couple après la vis dans le boulon diminue plusieurs fois, ce qui peut améliorer la durée de vie de l'écrou autobloquant et augmenter le poids de la paire de vis dans une certaine mesure. Cette méthode n'est pas conforme au concept de contrôle qualité réel des produits.
Deuxièmement, le rayon du cercle extérieur de la zone de verrouillage peut être modifié correctement dans la même condition variable, mais la pente d'atténuation est fondamentalement la même que celle de l'ensemble. Il est nécessaire d'augmenter correctement l'épaisseur de paroi de la zone de fermeture pour s'assurer que le premier couple de serrage ne dépasse pas la plage nominale, et le cycle de service de l'écrou peut être augmenté. La déformation de la zone de verrouillage peut refléter dans une certaine mesure l'interférence radiale dans la paire de filets. C'est également un facteur important qui affecte les performances de verrouillage de l'ensemble de l'écrou.
Pour obtenir le couple de blocage minimum, l'écrou autobloquant doit avoir une interférence suffisante. Lorsque l'interférence est faible, le test de couple de verrouillage est non qualifié, dans ce cas, la déformation de la fermeture peut être augmentée pour améliorer le taux de qualification du produit.
On constate que l'augmentation du couple de serrage et la déformation de la fermeture n'est pas seulement linéaire. Surtout, si la déformation de l'écrou est plus importante, la pente de l'atténuation du moment augmentera et la durée de vie de l'écrou sera réduite.
Du point de vue de l'optimisation structurelle, bien que l'écrou autobloquant ait une structure et une méthode de connexion différentes, il peut être conçu sous différentes formes, mais pour les moteurs d'avion, la structure des composants est compacte, la structure d'écrou conventionnelle est la vis à douze plaques angulaires structure, et la zone de fermeture autobloquante peut réaliser la fonction d'écrou autobloquant.
Afin d'assurer l'utilisation normale de la structure de vis à plaque, la zone de verrouillage doit avoir une grande surface d'appui et la dimension axiale de l'écrou est longue. La technologie existante peut utiliser une simple fermeture elliptique pour obtenir un effet autobloquant. Après la conception d'optimisation, la section ellipsoïde de déformation de fermeture indépendante d'origine est annulée et la zone de vis de douze plaques d'angle avec la position de l'axe étendue de manière appropriée, dans cette zone, la zone de serrage de la plaque d'écrou peut être fermée par trois ports pour former un auto- zone de verrouillage.
La conception de cette structure peut améliorer correctement la stabilité d'assemblage de la structure de vis à plaque et également augmenter la stabilité de la zone autobloquante.
Après optimisation, la zone de fermeture de l'écrou est une surface d'assemblage à 12 angles, ce qui peut assurer ses performances d'auto-blocage sans affecter l'utilisation de la structure de vis à plaque. La méthode des trois points est adoptée pour la position de fermeture. La déformation est inférieure à celle de la fermeture elliptique. Il entre en contact avec le pêne et la zone autobloquante augmente. Parce que la zone de fermeture est soumise à une force uniforme, la stabilité des performances d'auto-verrouillage sera améliorée dans une certaine mesure.
4. Conclusion
En un mot, en tant que produit anti-desserrage important, la stabilité des performances autobloquantes de l'écrou autobloquant affectera les performances de connexion du produit.
Dans cette étude, l'article analyse le cycle d'utilisation de l'écrou autobloquant et explique que l'optimisation du cycle de l'écrou autobloquant est l'objectif. Après l'optimisation expérimentale, les performances de verrouillage de l'écrou autobloquant ont été considérablement améliorées. Il est en outre démontré que le procédé est d'une grande importance pour améliorer la fiabilité de maintenance des fixations.
