一种自润滑的自锁紧螺栓及其在航天设备的应用

技术领域

本发明涉及一种自润滑的自锁紧螺栓及其在航天设备的应用，属于连接紧固件技术领域。

背景技术

自锁紧螺栓对两个部件进行紧固连接时，当连接的两个部件处于航空发动机等设备上，自锁紧螺栓连接后就需承受作业时产生高温、高振动的情况。在高振动条件下，自锁紧螺栓的外螺纹需具有良好的自润滑耐磨性，来避免振动导致自锁紧螺栓的外螺纹磨损失效。

现有螺栓紧固件多采用对螺纹段使用润滑防腐涂层材料喷涂(如中国专利号为CN2021100690350)，虽然，喷涂润滑防腐涂层材料层能实现自润滑提高耐磨性，但是，喷涂容易对作业空间环境存在较大安全隐患。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种自润滑的自锁紧螺栓及其在航天设备的应用。

本发明通过以下技术方案得以实现。

本发明提供的一种自润滑的自锁紧螺栓，包括：

镀制形成具有自润滑性能的自锁紧螺栓。

所述自锁紧螺栓，包括：有螺纹的螺纹段，螺纹段外部螺纹镀制有自润滑性能的自润滑涂层，自润滑涂层为依次覆盖的Cr结合层、CrN支撑层以及AgCr/Ag自润滑层构成。

所述自锁紧螺栓，还包括：光杆段，螺纹段与光杆段下方固定连接；

六角头、法兰盘，法兰盘下方固定连接光杆段

六角头下方固定连接法兰盘，法兰盘轴向底面有防滑齿。

还包括齿形止动垫圈，齿形止动垫圈中部设有通孔用于与自锁紧螺栓的光杆段套装。

所述齿形止动垫圈上部面设有大斜齿结构，所述齿形止动垫圈下部面为细密斜齿结构。

所述大斜齿结构和细密斜齿结构为向齿形止动垫圈中部通孔呈现内凹的内凹结构。

所述大斜齿结构形面夹角α大于螺纹段的螺纹升角β，所述齿形止动垫圈沿轴向的厚度方向扩张距离大于螺纹段螺纹轴向可产生的位移。

一种自润滑的自锁紧螺栓在航天设备的应用，包括：自锁紧螺栓连接航天发动机任意需连接的两个部件。

本发明的有益效果在于：螺纹段外部螺纹有镀制形成的自润滑涂层，自润滑涂层为依次覆盖的Cr结合层、CrN支撑层以及AgCr/Ag自润滑层构成，满足自锁紧螺栓的螺纹段自润滑性能，同时不需喷涂在螺纹段外部，解决了喷涂容易对作业空间环境存在较大安全隐患。

附图说明

图1是本发明自锁紧螺栓的主视示意图；

图2是本发明齿形止动垫圈的俯视示意图；

图3是本发明齿形止动垫圈的主视示意图；

图中：1-自锁紧螺栓；11-六角头；12-法兰盘；13-光杆段；14-螺纹段；2-齿形止动垫圈；21-大斜齿结构；22-细密斜齿结构；23-内凹结构。

具体实施方式

下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

如图1至图3所示。

本申请的一种自润滑的自锁紧螺栓，该自锁紧螺栓1用于在航天发动机上，自锁紧螺栓1连接航天发动机任意需连接的两个部件。

所述自锁紧螺栓1，包括：六角头11；

与六角头11下方一体固定连接的法兰盘12，法兰盘12轴向底面有防滑齿；

与法兰盘12下方一体固定连接的光杆段13，光杆段13用于套装齿形止动垫圈2；

与光杆段13下方一体固定连接的螺纹段14，螺纹段14外部通过电弧-磁控溅射技术制备有自润滑涂层。

所述自润滑涂层包括Cr结合层、CrN支撑层以及AgCr/Ag自润滑层。在螺纹段14基体外部先镀制一层纯Cr结合层，提高涂层和螺纹段14基体之间的附着力；再在Cr结合层上镀制CrN支撑层提高AgCr/Ag层的承载能力，CrN支撑层可降低AgCr/Ag层的应力，以免在厚度较厚时应力较大导致涂层剥落；再在CrN支撑层的基础上镀制AgCr/Ag自润滑层，镀制AgCr/Ag自润滑层其结构为多层纳米结构，这主要是考虑到多层结构具有良好的韧性，当AgCr/Ag自润滑层受到载荷较大时具有良好的承载能力；利用AgCr/Ag自润滑层良好的高低温自润滑性能，不但可以提高自锁紧螺栓1的螺纹段14自润滑性能，而且自锁紧螺栓1和螺母旋合后的螺纹段14表面耐磨性也得到大幅度提高。

由于自润滑涂层镀制形成并依次为Cr结合层、CrN支撑层以及AgCr/Ag自润滑层构成，满足自锁紧螺栓1的螺纹段14自润滑性能，同时不需喷涂在螺纹段14外部，解决了喷涂容易对作业空间环境存在较大安全隐患。

还包括齿形止动垫圈2，齿形止动垫圈2中部设有通孔用于与自锁紧螺栓1的光杆段13套装，所述齿形止动垫圈2上部面设有大斜齿结构21来与法兰盘12的防滑齿啮合锁紧防滑，所述齿形止动垫圈2下部面为细密斜齿结构22来咬合连接螺母或连接部件或连接工件。

所述大斜齿结构21和细密斜齿结构22为向齿形止动垫圈2中部通孔呈现内凹的内凹结构23。

所述大斜齿结构21形面夹角α大于螺纹段14的螺纹升角β，所述齿形止动垫圈2沿轴向的厚度方向扩张距离大于螺纹段14螺纹轴向可产生的位移，自锁紧螺栓1的螺纹段14螺纹被拉长产生更大的轴力，想要拧松自锁紧螺栓1的螺纹段14螺纹，必须施加一个力矩使拉长量大于法兰盘12与大斜齿结构21啮合齿面斜角正弦值的乘积方可拧松。

所述齿形止动垫圈2为耐热不锈钢，所述自锁紧螺栓1为耐高温合金材料。

表1为螺纹段AgCr/Ag自润滑层硬度及摩擦系数数据表

从表1中可以看出，在螺纹段14外部螺纹镀制Ag的硬度小于在螺纹段14外部螺纹镀制AgCr/Ag自润滑层的硬度，可得出，在螺纹段14外部螺纹镀制AgCr/Ag自润滑层提高了耐磨性。同时，从表1中可以看出，在螺纹段14外部螺纹镀制AgCr/Ag自润滑层的润滑系数大于在螺纹段14外部螺纹镀制Ag的润滑系数。