专利名称：干涉配合紧固件的应力波安装器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于航空、航天领域中安装干涉配合紧固件的应力波安装器。
背景技术：
在航空航天产品制造中，为提高结构疲劳寿命，需要安装大量干涉配合紧固件，包括干涉螺栓，干涉销，环槽钉等。传统的干涉配合紧固件安装方法是用铆枪锤击或采用液压压入，属于强迫安装，仅能安装较小干涉量的紧固件，并且容易产生安装损伤。
为解决传统干涉配合紧固件安装方法存在的问题，美国公布了应力波安装干涉配合紧固件的方法和设备的专利(美国专利3945109，1974.7.11)。应力波是固体介质中能量传播的一种形式。固体介质受到短历时、高速率的突加载荷作用时，由于惯性，外载荷对介质的扰动以波的形式传播，从而在介质中形成应力波。应力波在不同介质的界面上将发生反射。设一弹性应力波在有限长的金属杆(紧固件)中传播，按应力波理论可知入射弹性波在紧固件的远端(自由端)反射后，波的性质改变，即压缩波变为拉伸波，而波形不变，根据泊松效应，紧固件径向收缩。因此，采用应力波方法安装紧固件时，应力波在紧固件远端产生弹性拉伸波，拉伸波不但使紧固件径向收缩“变细”，同时克服紧固件与孔壁的摩擦阻力完成紧固件的安装。因此，应力波方法可以安装大干涉量的紧固件，能减小安装损伤。
应力波安装设备的基本原理是通过电容器和放电线圈将电能转换为机械能，对紧固件施加突加载荷，从而在紧固件中形成应力波，完成紧固件的安装。其技术特征是首先对电容器充电存储能量，然后电容器对安装枪中的初级线圈放电。在放电的瞬间，初级和次级线圈之间产生强大的斥力，传至紧固件，完成紧固件的安装。美国专利3945109中所提出的应力波安装设备采用高压脉冲电容器，高达10000伏的高压。由于采用高压电容器，设备体积庞大，使用要求高，安全性差。放电线圈是应力波安装器的关键元件之一，但高电压容易击穿放电线圈，高电压下，放电线圈寿命短。另外，由于缠绕线圈的铜带被绝缘材料封闭，散热性能很差，线圈温升快，线圈工作过程中产生的热量会影响线圈的性能，并且当线圈升高到一定温度时，线圈的绝缘层会被破坏。由于以上原因，应力波安装方法一直未能得到推广应用。
(三)实用新型内容为了克服现有技术中由于采用高压脉冲电容器导致的设备体积大，安全性差以及放电线圈寿命短等问题，本实用新型提出了一种采用低压脉冲电容器的干涉配合紧固件应力波安装器。
本实用新型利用了现有技术中的电磁铆接设备，包括电源、脉冲电容器、放电线圈、调制器，其特征在于本实用新型的电容器组由多个并联在一起的低压脉冲电容器组成，代替了现有技术中高压脉冲电容器；在该线圈一侧有一通孔贯穿于绝缘板，并与线圈中心孔相通，形成气流通道13，在传统的线圈内增加了空气循环通道，工作过程中使压缩空气持续流过该通道从而不断带走线圈产生的热量，达到冷却放电线圈的目的，解决了线圈温升过快的问题，改善了线圈的工作条件，延长了线圈寿命。
由于本实用新型电容器组采用由多个并联在一起的低压脉冲电容器组成电容器组，以及利用压缩空气冷却放电线圈的技术方案，有效的降低了设备的工作电压，解决了线圈温升快的问题，改善了放电线圈的工作条件，从而延长放电线圈的寿命，具有工作条件好、设备体积小、成本低的特点。
附图1是紧固件安装器原理图；附图2是放电线圈结构图。图中1.电源2.硅整流器 3.电源开关 4.电容器组5.电子开关6.减振系统7.放电线圈 8.次级线圈 9.调制器 10.紧固件11、12.被连接的结构件13.气流通道14.树脂层 15.空气出口16.加强板17.外接线头 18.壳体19.铜带 20.内接头21.绝缘层22.绝缘板具体实施方式
实施例一本实施例包括并联的脉冲电容器组4、电容器箱、控制箱和安装枪。
实施中将8个额定电压1000伏，额定电容2000微法的脉冲电容器并联，组成电容器组4。电容器组4和电子开关5安装在电容器箱中，通过电子开关5控制放电线圈7放电。控制箱和电容器箱装有滚轮，在工作地可以很方便地移动。
控制箱主要包含PLC及其控制系统。控制系统由模拟控制部分、数字控制部分、数字显示部分三大部分组成。其中模拟控制部分主要控制晶闸管以控制充放电。
数字控制部分是由西门子的S7-200系列CPU224及西门子模拟输入输出扩展模块EM235组成。数字显示部分主要是由S7-200系列文本显示器TD200组成。
本实施例中，安装器中使用了直径100mm、36匝的放电线圈。在该线圈一侧有一直径为5mm的通孔贯穿线圈的绝缘板22和线圈中心孔相通，形成气流通道13。铆枪外壳安装有管接头，并与线圈的的空气通道相通。管接头可以接入车间普通压缩空气，并使压缩空气能直接进入线圈的气流通道。在安装器的工作过程中，压缩空气不断流经安装枪及线圈，将产生的热量带走，防止线圈过热影响线圈正常工作。
依据本实用新型研制的紧固件安装器，最大存储能量为8KJ，最高充电电压为1000V，输入电源为二相380V，充放电频率不小于6次/分钟。
实施例二本实施例包括并联的脉冲电容器组4、电容器箱、控制箱和安装枪。
实施中将10个额定电压1200伏，额定电容1500微法的脉冲电容器并联，组成电容器组4。电容器组4和电子开关5安装在电容器箱中，通过电子开关5控制放电线圈7放电。控制箱和电容器箱装有滚轮，在工作地可以很方便地移动。
控制柜主要包含PLC及其控制系统。控制系统由模拟控制部分、数字控制部分、数字显示部分三大部分组成。其中模拟控制部分主要控制晶闸管以控制充放电。采用SIEMENS公司的TCA785芯片。
数字控制部分是由西门子的S7-200系列CPU224及西门子模拟输入输出扩展模块EM235组成。
数字显示部分主要是由S7-200系列文本显示器TD200组成。
本实施例中，安装器中使用了直径100mm、36匝的放电线圈。在该线圈一侧有一直径为5mm的通孔贯穿线圈的绝缘板22和线圈中心孔相通，形成气流通道13。铆枪外壳安装有管接头，并与线圈的的空气通道相通。管接头可以接入车间普通压缩空气，并使压缩空气能直接进入线圈的气流通道。在安装器的工作过程中，压缩空气不断流经安装枪及线圈，将产生的热量带走，防止线圈过热影响线圈正常工作。
依据本实用新型研制的安装器，最大存储能量为10.8KJ，最高铆接电压为1200V，输入电源为二相380V，充放电频率不小于6次/分钟。
权利要求1.一种干涉配合紧固件的应力波安装器，包括电源(1)、放电线圈(7)、调制器(9)和脉冲电容器，其特征在于脉冲电容器是由多个并联在一起的低压脉冲电容器组成的电容器组(4)；在放电线圈(7)一侧有一贯穿于绝缘板(22)、与放电线圈(7)中心孔相连的气流通道(13)。
专利摘要本实用新型涉及一种用于航空、航天领域中安装干涉配合紧固件的应力波安装器。为了克服现有技术中由于采用高压脉冲电容器导致的设备体积大，安全性差以及放电线圈寿命短的不足，本实用新型利用了现有技术中的电磁铆接设备，采用由多个并联在一起的低压脉冲电容器组成的电容器组(4)，代替了现有技术中高压脉冲电容器；并在放电线圈(7)一侧有一贯穿于绝缘板(22)、与放电线圈(7)中心孔相连的气流通道(13)工作过程中使压缩空气持续流过该通道从而不断带走线圈产生的热量，达到冷却放电线圈(7)的目的，解决了线圈温升过快的问题，改善了线圈的工作条件，延长了线圈寿命。本实用新型具有工作条件好、设备体积小、成本低的特点。
文档编号B23P19/02GK2901681SQ200520079180
公开日2007年5月16日 申请日期2005年8月2日 优先权日2005年8月2日
发明者曹增强 申请人:西北工业大学