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从宇宙飞船进入土星轨道谈起--施必牢紧固件应用介绍之一 |
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作者：顾茂众 |
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2004年7月，一架名为卡西尼·惠根斯的宇宙飞船将进入土星轨道。飞船是通过名为TITAN Ⅳ 的运载火箭承载的，它们在承受着巨大的振动，剧烈的冲击和极端变化温差的条件下，跨越了7亿5千万英里的空间距离，历经了7年的飞行时间。这么长的时间，这么长的距离！在人类探索宇宙太空中是史无前例的。经历长时间飞行，惠根斯无人探索器将首先降落在土星最大的一个名为TITAN的卫星上，TITAN卫星的表层是灰蒙蒙的大气层。飞船到达TITAN球体表面的飞行中，它已采集了卫星大气的样本，并测量出大气成分的组成。
为了能从卡西尼轨道飞行器上对土星大气和惠根斯无人探索器对TITAN卫星大气进行精确的测量。宇宙飞船上安放了许多测量仪器。在连接中，使用了几百件的施必牢紧固件，在整个飞行期间，无论是发动机还是各种检测仪器均没有产生螺纹松动和滑牙的现象，有力地保障了宇宙飞船在太空这种恶劣的环境下长期运转的安全性。
施必牢螺母为什么能有效地解决松动问题。其原因是因为它的独特的结构。
施必牢螺母是一种变牙型防松螺母，在阴螺纹的牙底处有一个30 °的楔形斜面， 当螺栓螺母齿合时，螺栓牙尖随着螺纹旋转，全部顶在螺母的30 斜面上，形成一条新型螺旋形的自锁螺纹线， 称为“spiralock”（具有自锁功能的螺纹），简称“SPL”（施必牢）。施必牢螺纹是由spiralock丝锥加工完成的。spiralock丝锥具有独特设计，使具有施必牢螺纹的施必牢螺母能够有效解决螺纹松动问题。
当施必牢螺母拧紧时，螺栓的牙尖紧紧地顶在施必牢螺纹的楔形斜面，使螺纹间接触所产生的法向力与螺栓轴成60°角，而不是如普通螺纹那样的30°角。显然施必牢螺纹法向压力远远大于轴向压力，因此所产生的防松摩擦力也就必然大大加大了。
施必牢螺纹的楔形面还可以消除普通螺纹滑牙和剪切问题。普通常规的60°V形螺纹，由于制造精度的原因，在其螺纹的第一啮合面和第二啮合面承载了70-80%的负荷，而以后几个啮合面承受很少的负荷。当外力增大，负载面受力一个个传递下去，造成螺纹依次剪切磨损，因而很容易滑牙。而施必牢螺纹由于结构独特，螺栓牙尖紧紧地顶在30°斜面上，而且随着螺旋线，每牙承受的负载都比较均匀，同样负荷能分散到每个面，每个点。在密西根大学对施必牢产品的研究表明，施必劳螺纹的第一个受载面承受17%的负荷，而最后一个承载面也承受12.5%的承载。这样在正常工作中施必牢螺纹就不会产生松脱或滑牙问题（见图一）。
麻省理工学院（MIT）经过研究后指出：SPIRALOCK螺纹与普通螺纹相比其抗横向振动的能力，前者要比后者大三倍。而且施必牢螺纹受力均匀，每牙，每周都能够均匀承受负载。
在实验室试验中，用容克式（JUNKERS）实验台作了横向负载振动试验，SPIRALOCK显示出它具有非常优异的抗横向振动能力。对三种基本的母螺纹进行了试验：一种是普通的标准螺母，一种是力矩锁紧螺母和一种用SPIRALOCK丝锥制成的施必牢螺母。用同样的标准螺栓，同样的紧固负载力矩，同样的振幅，频率和同样的实验室控制二分钟的试验时间。结果是：普通标准螺母几乎立即松脱了，失去了全部锁紧能力；力矩锁紧螺母失去了70%的锁紧能力；而施必牢螺母在两分钟试验期间仍保持了他们的自锁紧能力。而且施必牢螺母还有一个特点，可以装卸50次，重复使用。经几十次使用后，它轴向夹紧力没有任何影响，仍可安全使用。
由于施必牢螺母独特的形状，优良的防松效果，广泛地被运用到汽车、飞机、铁路、工程机械、港口设备等中高端领域，在技术性能，防松效果上得到了广大用户一致好评。在上海磁在悬浮列车项目招标中，选定了三套方案投入运行。经过了90天的运行，施必牢螺母在高频率振动条件下，表现了优异的性能。成功解决了在高频率振动中的紧固件松动问题，被上海磁悬浮铁路指挥部指定为专用的防松紧固件产品。
因其能承受剧烈振动和极端温差变化，能长时间工作在恶劣的工况条件下，并且始终没有松脱现象的产生。美国宇航局已经充分认识了施必牢螺纹设计特点的优越性，指定美国航天飞机发动机上均采用施必牢紧固件。宇宙飞船使用施必牢紧固件经过7年太空飞行，巍然不动，所有的spiralock紧固件均无松脱现象，更加说明其防松结构的可靠性。
施必牢螺母奇特的造型，独特新颖的设计，良好的抗振性能，可以重复使用，并且不受温度变化的限制，装配时自由旋进，综合性能良好，它的防松性，重复性等各项性能都优于其他防松螺母，使用领域正逐步扩大。是替代全金属自锁螺母、尼龙螺母、NYLOK螺母、涂胶的升级换代产品，广泛应用于飞机、汽车、石油、港口机械、火车、军工、医疗器械等中高端领域。(end)
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(2007-3-15，阅读860次) |
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