庞巴迪Q400飞机保险装置的应用

【摘 要】 本文结合Q400飞机项目实际情况，介绍了民用飞机中紧固件保险的应用与操作。

【关键词】 紧固件 松动 保险

螺栓、螺钉、螺母等紧固件在飞机飞行过程中，由于发动机和飞机机体的振动、温度变化等因素影响，会逐渐松动，导致联接因松弛而失效，因此对紧固件除了规定拧紧力矩要求外，还要采取一些其他的措施来防止紧固件松动，即紧固件的保险。紧固件保险主要包含机械保险和靠摩擦力保险两类。机械保险就是利用机械的办法阻止紧固件间产生相对运动；靠摩擦力保险主要是增加螺纹间的摩擦力，阻止紧固件间产生相对运动。

Q400飞机的保险主要包括以下几种：

（1）套筒螺母组件的夹子锁紧保险；（2）使用保险丝锁紧保险； （3）使用开口销保险；（4）使用耳片垫圈保险；（5）安装自锁螺母；（6）弹簧垫圈保险；（7）铰链的压扁或打冲点。

1 套筒螺母组件夹子的锁紧保险

Q400飞机线缆的连接是通过套筒螺母组件进行连接的，由于套筒螺母组件连接是螺纹连接，在飞机飞行过程中有可能松动，所以需要在连接处进行锁紧保险。套筒螺母组件由一个套筒和两个端头组成，使用夹子锁紧。见（图1）。

在打保险前，安装并拉紧线缆，将套筒螺母两端头拧至套筒内相同距离，每个端头暴露在套筒外的螺纹不能多于3个丝扣。夹子的弯钩端部即可插到前一个夹子弯钩进入的孔内，也可以安装到与其相对的孔里。为确保夹子正确地锁住，只可用手指试着拆除它，因为夹子可能被永久的破坏，所以不能用工具来做这种检查。按工程图纸规定的数值，检查线缆的张力，然后涂敷白色防损密封剂。

锁紧夹子只能使用一次，不能重复使用。防损密封剂未断开表示组件已正确拧紧/拉紧，并没有损伤。当密封剂被破坏或脱落时，检查线缆张紧度是否正确。如果需要，要重新调整，并填涂防损密封剂。

2 保险丝锁紧保险

保险丝锁紧保险是使用保险丝把拧紧的两个或多于两个的紧固件向拧紧的方向互相拉紧，或使用保险丝使紧固件与零件相连接，以防止结构件或关键部件在受到震动，拉伸，扭力等作用时相互移位。用于螺栓，螺钉，螺母等紧固件连接位置锁定时，保险丝上的牵引力尽量的作用在紧固件上，保证拉紧但不能过载。

2.1 保险丝锁紧保险方式

保险丝锁紧保险方式分为单股缠绕法和双股缠绕法。

2.1.1 单股缠绕法

电气系统上的零件，剪切应用或开敞性不好时及封闭空间中排列成封闭几何图形的紧固件，可以使用单股保险丝法缠绕法，同时保险丝最大长度为24英寸。

2.1.2 双股缠绕法

通常情况下采用双股缠绕法。使用双股缠绕法保险丝锁紧螺栓头或者止动螺母时（包括连接止动螺母），保险丝最好环绕拧在螺栓头或止动螺母上，这样缠绕后的保险丝就不会因滑动而使螺栓头或止动螺母变松。或者如果相邻结构和零件间有足够的间隙，保险丝可以横跨螺栓头代替环绕。（例如：连接器，适配器或后壳）。当用保险丝锁紧宽间隔的紧固件（如4-6英寸间隔）时，每组允许的紧固件数量最多为3个，保险丝锁紧不能用于间距大于6英寸的紧固件。当紧固件相隔大于6英寸或其他原因不能使用保险丝互相连接时，可以连接在结构上，这时保险丝端头应牢固连接在组件或结构件上的节点处，该节点可以是组件上的孔或结构上的零件。由于零件形状复杂，紧固件之间不能互相连接，采用了连接在零件上的方法。

2.2 保险丝锁紧的应用

2.2.1 槽顶螺母采用保险丝锁紧

槽顶螺母采用保险丝锁紧时，用最小的扭矩值拧紧槽顶螺母，没有满足要求，用不超过最大扭矩值的扭矩继续拧紧，直到槽口与孔对准为止。如果锁紧孔有一半以上露在螺母槽口之上，则既可在螺母下按需要数量安装垫圈，也可使用较短一些的紧固件。（图2）示出了槽顶螺母保险丝锁紧时的正确状态。采用增加垫圈的方法时，要使用与工程图纸规定的同一规格和材料的垫圈。

2.2.2 拉杆末端保险丝锁紧

拉杆末端通常会采用保险丝锁紧。拉杆尾端调整到正确长度后，组件进行找正，锁紧垫圈上的锁舌定位在控制杆上最靠近的槽口内。拧紧锁紧螺母来固定该组合件。目视检查装配完的组件，确保锁紧垫圈上的锁舌嵌入控制拉杆上的槽口内，并且拉杆尾端要拧到或拧过检查孔的位置。

2.3 保险丝锁紧保险结束后的处理

保险丝穿过最后一个孔后使用保险丝绞扭钳拧成0.25-0.5英寸的辫线（3-6扭）。辫线的尾端用斜刃钳整齐的切断后，为防止剪断后的辫线划伤零件，将辫线沿着螺母的表面弯曲或相对于延长加长的方向下弯曲和向回弯。见（图3）。

3 开口销保险

开口销保险多用于螺栓，螺柱和拉杆端头螺母的保险。开口销穿过螺母的槽口和螺栓（或螺柱，拉杆端头）的保险孔，并将尾部上下（或左右）分开，使其末端紧扣在螺母或拉杆上，使螺母与螺栓（或螺柱，拉杆端头）不发生相对运动，从而起到防止螺母松动的目的。开口销保险是单个紧固件保险，有横式，纵式和混合式3种方式。

开口销保险的应用：

3.1 槽顶螺母采用开口销保险

槽顶螺母组件上安装开口销时，将开口销头部对准并牢固的固定在螺母的槽口内，把开口销的尾叉分别向上和其他方向弯曲。弯曲到螺栓上面的开口销尾部长度不应超过螺栓的外径，必要时可将其剪短，向下弯折的尾叉要剪到长度几乎延伸到螺母底面但不能接触到垫圈表面。如果安装后与相邻的结构或装置相碰（即弯曲到螺栓头上面的尾叉会翘起），可以采取替代方法，安装时使开口销头部的环孔的轴线平行于螺栓轴线，并将尾叉围绕螺母弯曲，如必要时，修剪尾叉长度。

3.2 拉杆末端采用开口销保险

拉杆末端安装开口销时，在安装开口销时头部环孔轴线平行于拉杆的轴线，并环绕拉杆端头弯曲。

开口销不允许重复使用，每次都应为新的，且没有腐蚀。安装开口销时直径要选择合适，穿入后有一定摩擦力，且与螺母或拉杆贴合紧密。

4 耳片垫圈的保险

在温度变化及受力较大的部位多使用耳片垫圈来保险。用耳片垫圈来锁紧所安装的零件（通常为螺母）以防止其变松，保险时至少有一个耳片弯曲到该零件上面，在垫片没有舌片的情况下，另一个耳片应弯曲到相邻零件上，以防止产生相对运动。耳片垫圈只能一次使用。在耳片弯曲时，半径不可以太小，以免耳片在弯曲处产生可扩展的裂纹。Q400飞机平移门的内手柄处，由于此处受力较大，所以采用了耳片垫圈保险。装配时用规定的力矩拧紧直到扳手螺母上任意一个槽与垫圈上的耳片首次对齐，垫圈上的耳片弯入到槽里以使螺母固定在此位置。

5 安装自锁螺母锁紧

自锁螺母通常有承载螺纹和锁紧作用的两部分，锁紧作用部分位于螺母顶部一段。根据锁紧部分区分有非金属和金属2种类型。

5.1 非金属自锁螺母

非金属自锁螺母锁紧部分为尼龙圈，在安装时由于螺栓直径大于尼龙直径，使得尼龙变形，安装完成后，尼龙和螺纹完全挤压接触，被挤压的尼龙对螺栓产生一个很大的回弹力，使得螺栓不容易松动。由于锁紧部分是尼龙，所以非金属自锁螺母只适用于低温环境下。在将螺栓或螺钉安装到带有尼龙自锁垫片的自锁螺母组件中时，要保证紧固件的螺纹端头至少要凸出尼龙垫片整个圆头或倒角，或紧固件是平头时至少伸出1/32英寸或1.5扣螺纹，见（图4）。

5.2 金属自锁螺母

对于金属自锁螺母有不同的形式，第一种顶部锁紧部分直径比承载部分直径要小并且开槽，第二种是锁紧部分制成稍有椭圆度的形状，这两种都是在安装时锁紧部分变形，产生很大的摩擦力，螺母不能脱落，达到防松防振的效果。第三种是锁紧螺纹的牙底有一斜面，在锁紧时，螺栓牙尖顶在斜面上，产生了一个很大的锁紧力，保证螺母不会松动。

安装时，已安装的紧固件螺纹端至少伸出螺母以外整个圆角或倒角，或紧固件是平头时至少伸出1/32英寸或1.5扣螺纹，任何情况下都必须满足这个条件，见（图5）。

6 弹簧垫圈的保险

弹簧垫圈一般由碳钢制成，圆形中间断开翘起一定高度，利用其自身压缩的恢复力使螺与螺栓之间的螺纹保持啮合状态。弹簧垫圈多用于螺母受力不大且经常拆卸的部位。由于垫圈的刃口会损坏零件表面，所以安装时弹簧垫圈下面必须放一个平垫片，螺母或螺栓拧到垫圈被压平即可。

7 铰链的卷压或打冲点

Q400飞机中铰链采用卷压和打冲点两种方式来固定铰链销，铰链轴要凹进铰链导座0.10-0.15英寸，如果大于此数值，可以修整铰链轴，直到满足条件为止。在铰链的两端都要卷压或打冲点。

8 结语

通过以上可以看出对机上紧固件的保险，根据结构受力情况采用的保险也是不相同的，在受力大，变载，易松动的位置使用耳片垫圈或锁紧螺母保险，因为耳片垫圈及锁紧螺母可以承受较大的力，但是装配较难。而在受力较小的位置采用保险丝，开口销或弹簧垫圈来保险，虽然这几种保险承受的力小，但是装配方便，尤其是弹簧垫圈在安装时非常简单容易操作，是非重要连接处首选的保险方法。飞机上不同的位置温度是不相同的所以紧固件保险也是不相同的，在高温区如发动机区可以使用镍-铬合金的保险丝或金属自锁螺母锁紧，在机身低于450°F温度的位置可以根据需要使用上述的其他保险。根据紧固件的形式保险也是有区别的，如杆件和槽顶螺母通常采用保险丝或开口销来保险，铰链通常采用打冲点和压扁两种方式来保险，而线缆连接时通常使用套筒螺母组件夹子锁紧。当然对机紧固件使用何种保险装置，都应保证被保险的装置可靠地锁紧，并保证满足保险要求，做到安全可靠。

参考文献：

[1]成大先.机械设计手册.北京：化学工业出版社，2004.1.