导弹弹体电连接器螺钉防松脱设计方法与途径

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摘要：关键词：导弹、电连接器、螺钉松脱、工作环境 摘 要：针对导弹电连接器连接失效的问题，结合防止螺钉松动的三个途径，提出了五种弹体电连接器螺钉防松脱的设计方法.经多个型号导弹使用验证，这些方法有效的解决了电连接器螺钉松动问题，减少了返修，提高了导

　　关键词：导弹、电连接器、螺钉松脱、工作环境

　　摘  要：针对导弹电连接器连接失效的问题，结合防止螺钉松动的三个途径，提出了五种弹体电连接器螺钉防松脱的设计方法.经多个型号导弹使用验证，这些方法有效的解决了电连接器螺钉松动问题，减少了返修，提高了导弹的可靠性。

　　0 引言

　　导弹上的电连接器工作环境可简单分为两类，弹体内部和导弹壳体上。弹内电连接器工作环境相对简单，只要可靠连接即可保证整个生产和使用过程电气的正常传输。弹外电连接器工作环境相对复杂，一是要满足导弹气密、水密的要求，二是要满足导弹在使用过程弹体振动和温度变化等环境的要求。导弹电连接器是连接导弹电气线路的重要零件, 若其失效将导致电气连接不可靠, 从而使导弹无法完成预定的任务。

　　为解决电连接器连接失效的问题，本文对防松方法进行了研究，针对防止螺钉松动的三个途径，以一种弹外电连接器为例，提出几种弹外电连接器螺钉防松脱方法。

　　1 电连接器连接失效原因及后果

　　电连接器连接失效主要是指电连接器的固定螺钉失效，如螺钉的松动或螺钉脱落，造成电连接器连接不可靠。电连接器失效的原因有螺钉强度不足、材料存在缺陷、结构设计不合理等造成螺钉连接不可靠，或缺少防脱工艺方法、拧紧力矩不合适、螺钉没有防振脱落设计。

　　电连接器螺钉松动时，可能造成电路断路。若连接螺母脱落掉入弹体内部，会接触器件造成短路，使导引或制导功能失效，导弹轻则不具备发射条件，重则导弹失控，直接影响作战效果。

　　2 电连接器螺钉防松脱几种方法

　　防止螺钉连接在工作期间松动主要有三个途径：一是防止摩擦力减小到临界值以下；其二是防止过强的阻尼作用于螺钉连接；其三是防止螺母相对螺钉转动。根据生产实际中广泛采用的有效的防松措施，可以归结为如下几种基本的电连接器防止螺钉连接松动的方法：

　　a) 保持螺旋副和被连接件接触表面间的摩擦力，防止摩擦力降至造成松脱的临界值以下；

　　b) 用机械的方法，借助于各种金属止动元件，防止螺母与螺钉、螺母与连接件相对转动；

　　c) 用机械的方法防止被连接件间的相对滑移（阻尼振动）；

　　d) 提供一个有效力矩来抵消拆卸力矩（螺母松退力矩）的作用；

　　e) 把螺旋副变为非运动副，排除螺母相对转动的可能性。

　　3 电连接器螺钉防松设计

　　下面以一种弹外电连接器为例，从螺钉脱落的原因出发，根据螺钉防松方法，提出几种弹外电连接器螺钉防松脱解决方案。

　　弹内电缆通过自带的两个外六方头固定螺钉、波形垫圈、螺母固定在连接支架上组成连接支架组合，在连接部位及螺母端涂满GD414，以起到气密和螺母锁定的作用；连接支架组合再通过四个螺钉固定在导弹壳体上。而弹外电缆插头与弹内电缆插座对接后，通过两个对接螺钉和固定螺钉保证连接的可靠性，从而实现弹内、弹外电缆的连接。

　　弹外电缆装配时，当装配过程中螺钉调整或拆卸时，连接螺钉与固定螺钉之间的螺纹摩擦力与固定螺钉、螺母之间的拧紧力反向，致使螺钉、螺母相对运动，螺钉松动，螺钉一旦松动。

　　从该连接形式可见，弹内电缆自带的六方头固定螺钉与螺母连接部位较少、固定螺钉无限位、弹性垫圈及GD414防松效果不佳是造成该螺钉易松动的几个原因。

　　下面以该结构为例，从螺钉脱落的原因出发，根据螺钉防松方法，提出几种弹外电连接器螺钉防松脱解决方案。

　　3.1防止相对滑移

　　拆卸连接螺钉时，固定螺钉受到的力与其轴向垂直，此时可在结构上采取措施，利用止动附件，靠机械作用固定螺钉，由于阻止了螺钉的回转，因而能起到防松作用，这种防松方法十分可靠。

　　将连接支架上装配固定螺钉的螺钉孔设计成内六方限位孔或增加限位块，在拆卸连接螺钉时，固定螺钉因为限位块无法转动，螺母也无法转动，即可解决螺钉松动问题。与原方法相比，操作简单，连接可靠。

　　3.2 嵌塑螺钉

　　连接支架螺钉易松动，一个重要的因素是螺钉与螺母接触面较小，即使涂螺纹锁固胶、硅橡胶GD414 也无法达到很好的效果。针对这个原因，可提供一个有效力矩来抵消螺母松退力矩的作用，即选用合适的嵌塑防松螺钉弥补这个缺陷。嵌塑防松螺钉在国外航空产品上经常采用，使用的部位是在不宜采用弹簧热圈等常用的防松手段的螺纹连接处，或用在需经常折卸，但要求快速装配又保证防松可靠的螺纹连接，代替了在螺纹上涂胶的防松方法，能够大大改善产品的维护使用条件，是一种值得推广的防松手段。

　　嵌塑防松螺钉结构十分简单，即将尼龙圆柱棒压入螺钉螺纹部分的径向小孔内制成。利用尼龙的良好弹性及耐磨性，使尼龙挤满螺纹配合间隙，紧固时尼龙挤压内螺纹产生持床的反作用弹力，使内外螺纹间产生摩擦力，当由这种摩擦力产生的摩擦力矩大到能克服使用条件下的松动力矩时，即起防松作用。因此这种防松螺钉与用弹簧垫圈防松的螺钉不同之处在于螺钉在使用期间，即使某一瞬时，松动力矩大于摩擦力矩引起瞬时松动，但过了这瞬时，螺钉不仅仍起防松作用，而且摩擦力矩不变。这是这种嵌塑螺钉防松作用的独特之处。嵌塑防松螺钉利用结构措施，使螺钉连接拧紧螺母后除了有效螺纹力矩和支承面上摩擦力矩外，还产生一个附加力矩，即有效力矩，可以防止螺母松动。当拧螺母时，螺钉的螺纹牙硬从此尼龙环光孔通过，在尼龙环上基础螺纹牙，所以尼龙环箍紧着螺母，横向压紧螺纹，使螺母螺纹孔末端变形成椭圆形，当圆柱形螺钉的螺纹通过螺母的椭圆型螺纹孔时，螺纹孔的弹性变形使之箍紧螺母，横向压紧螺纹。

　　采用嵌塑防松螺钉也可解决连接支架螺钉松动的问题，操作上更简单，返修更容易。

　　3.3 对顶螺母设计

　　原设计使用波形垫圈，依靠弹性垫圈的弹性使螺旋副受到附加压紧力以增大摩擦力，以达到防松的效果，但该方法在本结构下并不能起到很好的作用。

　　而对顶螺母也是靠增大摩擦力矩来防松的一种方法，但比弹性垫圈有效得多。当拧上一个螺母（主螺母）时，螺母螺纹牙形的上侧与螺钉螺纹牙接触，拧上第二个螺母（副螺母）后，第一个螺母变为螺纹牙形的下侧与螺钉螺纹牙接触，而第二个螺母螺纹牙形的上侧与螺栓螺纹牙接触，因此，螺钉上的轴向载荷

　　全部或大部由副螺母的螺纹牙承受。当副螺母的拧紧力矩大于或等于主螺母的拧紧力矩时，副螺母受载，产生防松作用。

　　使用对顶螺母防松，就要求螺钉长度增长、螺母数量增加。选取合适的螺钉、螺母后进行装配，实验结果显示可起到防松的作用，同时螺钉突出连接支架的部分不会与电缆产生干涉，方法有效可行。

　　3.4整体设计

　　除上述常用的螺钉防松脱方法外，尽量简化连接件连接结构，减少连接环节也是一个保证连接质可靠性的方法。将弹内电缆插座与连接支架设计成一个整体插座，减少一个螺钉连接环节，在插座基座内设计两个用于与弹外电缆插头对接的螺纹孔（盲孔），可从根本上解决螺母脱落的问题；在基座外围设计四个螺纹孔（盲孔），实现与壳体的连接；另外在插座上开槽装配密封圈，以满足气密和水密的要求。整体设计结构简单，装配方便。

　　在整个装配过程中，只需在对接螺钉上涂螺纹锁固胶即可，返修时只需拆下螺钉，清理螺纹孔内螺纹胶，简单方便，易清理。

　　3.5工艺方法

　　在不改变结构设计的基础上，可采用工艺方法保证产品质量。以胶料需起到密封和螺母锁死的作用为出发点，选取合适的胶料，也可并提出使用方法。

　　3.5.1胶料的选择

　　在胶料的选取上，以选用导弹上已经成熟应用的胶料为原则。胶料应具备硬度较高的特点,以起到锁死螺母的作用。相关的胶料有2850、DG-3S 、DF-2，对这些胶料性能进行总结分析。

　　表1

　　种 类

　　特 性 SY2850灌封料 环氧树脂DG-3S GF-2 硅橡胶GD414

　　完全固化时间h 48 ----- 40±4 20±4

　　固化条件 室温 室温 室温+烘箱 室温

　　流动性 适中 适中 适中 适中

　　硬度（邵氏A） 〉90 可调 〉90 〉20

　　适用温度℃ <205 -60～+150 -60～+150 -60～+180

　　拉伸强度（≥） 180MPa 18MPa 30MPa 3.9MPa

　　a) SY2850灌封料：强度高、导热性好、热膨胀系数低、电绝缘性优异，可在205℃下工作，满足要求；

　　b) 环氧树脂DG-3S：室温可固化、固化快、具有良好的耐介质性，但缺点是较脆，易掉渣，产生多余物；

　　c) GF-2：强度远大于GD414，能达到邵氏A80，但有一定弹性，起不能将螺母完全固死；

　　比较各胶料的特点及应用，最终选取SY2850。

　　3.5.2灌胶方法

　　将环氧树脂2850与固化剂按比例混合，拌匀除气泡后，装入注射器，对连接支架与弹内电缆插座进行灌封处理。用脱脂棉将突出支架的环氧树脂擦除。需要注意的是：电缆上不允许涂覆环氧树脂、将产品在室温下固

　　化6小时才可进行下步操作，固化24小时后才可进行测试试验。涂胶后螺母即可完全固死。

　　4 结    论

　　本文针对导弹电连接器螺钉松脱问题，提出了5种防松设计方法，可供选择。经多个型号导弹批产使用验证，这些方法有效的解决了电连接器螺钉松动问题，减少了返修，提高了导弹的可靠性。

　　参考文献：

　　[1] 卜炎.螺纹联接设计与计算.北京：高等教育出版社，1995.

　　[2] 邱宣怀主编.机械设计. 北京：高等教育出版社，1989.

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