本发明属于航天器地面试验技术领域，具体来说，本发明涉及一种应用于真空热环境试验中的工装用防坠落螺栓组件,为工装提供一个真空低温下稳定的连接方式，同时有效避免螺母拆装过程中，螺母坠落的情况发生。
背景技术：
在航天器热试验中，试验工装或作为外热流模拟装置如红外笼、红外灯阵，或作为辅助支撑机构如试验支架、铝槽、波导支架等辅助航天器完成热试验。由于试验工装在热试验中长期处于高真空、低温和热辐射环境中，工装材质一般采用不锈钢、铜等金属材质。试验工装分布在航天器周围，大部分工装紧贴在航天器表面。由于航天器表面有相机、发动机等载荷突出物，因此，大部分工装需在航天器进入空间环境模拟容器内后，分区分块在航天器表面进行组装。
航天器热试验工装一般采用螺栓连接方式，这种方式安装准确性高，可靠性高、操作便捷。目前采用传统的不锈钢螺钉与黄铜螺母组合成螺栓进行试验工装组装。由于空间环境模拟容器狭小，大部分工装安装工作都是在航天器上部的高空环境下完成。加之航天器表面可操作空间有限，操作人员在工装连接螺栓的拆装过程中，极易因操作失误将螺母坠落到航天器表面或者内部，造成航天器的磕碰。用于工装连接的铜母，重量在100克以上，一旦坠落至航天器表面，将对航天器表面产生不可修复的损伤，大大降低了航天器在轨的可靠性。同时，铜母作为良好的导体，一旦落如航天器内部，在无重力环境下将在航天器内部漂浮，易搭接在有源电子器件上造成短路，对航天器造成损害。因此，航天器在总装与地面试验过程中严格控制多余物的产生。本发明采用了一种新型的连接方式，将螺钉与螺母连接在一起，形成一体化的防坠落螺栓组件，有效地避免了螺母坠落的情况发生。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种新型的连接方式，可以将螺钉与螺母可靠的连接在一起，形成一体化的防坠落螺栓组件，有效地避免了螺母坠落的情况发生。
本发明目的是通过如下技术方案实现的：
航天器热试验工装用防坠落螺栓组件，包括螺钉、螺母、压环、锁环和防护带，螺钉头部底面由三级台阶组成，一级台阶的台阶表面用于抵住锁环上部，防止锁环从螺钉头部脱落；二级台阶的台阶表面用于抵住压环上部，并使压环与螺钉头部之间留有间隙，三级台阶用于固定压环；其中锁环套在螺钉的二级台阶上，在螺钉的轴向、径向两个方向都有余量，可在压环与螺钉头部之间的间隙内自由旋转；压环的孔径采用变径设计，锁环套在螺钉的二级台阶后，将压环冲压在螺钉的三级台阶上，使得压环底面与螺钉三级台阶底面平齐，形成过盈配合；同样，螺母也具有与螺钉相同的三级台阶表面，螺母在螺钉相对一侧转动螺旋拧紧后，另一组的锁环和压环以相同方式与螺母的台阶表面进行配合，其中，两个锁环上分别设计有与防护带宽度相同的焊接面以分别焊接防滑带的一侧。
其中，螺母整体采用黄铜材质，螺钉整体采用不锈钢材质。
其中，压环整体采用不锈钢材质。
其中，防护带内部由宽度为6mm，厚度为0.5mm的不锈钢带组成。
其中，防护带外部覆盖有绝缘材料层。
其中，防护带两端搭焊在锁环的上部。
其中，压环冲压在三级台阶表面上后再将压环底面与三级台阶底面进行焊接，确保压环在真空低温环境下因压力和温度变化产生的变形而脱落。
本发明通过对螺钉与螺母间的稳定链接，可以有效地避免操作人员在工装连接螺栓的拆装过程中，因操作失误将螺母坠落到航天器表面或者内部，造成航天器的磕碰，以及航天器内多余物的产生。通过防护带与螺钉、螺母独特的连接设计，使得螺钉螺母的配合转动过程中不会造成防护带的变形，螺栓拆装便捷。通过本发明各组成部分的材料选择，使得本发明适应常压及真空低温工作环境，可应用于航天器热试验中。本发明的螺栓组件有着防止螺母坠落、安装便捷、更加适合真空低温环境使用的技术特点。
附图说明
图1为本发明一具体实施方式的防坠落螺栓的结构示意图，
其中1、螺钉；2、螺母；3、压环；4、锁环；5、防护带。
图2为本发明的防坠螺栓中螺钉的结构示意图，
其中21、螺杆；22、螺钉头部；23、一级台阶；24、二级台阶；25、三级台阶。
图3为本发明的防坠螺栓中螺母的结构示意图，
其中23、一级台阶；24、二级台阶；25、三级台阶。
图4为本发明的防坠螺栓中压环的结构示意图，
其中41、外径；42、最小孔径；43、最大孔径。
具体实施方式
以下介绍的是作为本发明所述内容的具体实施方式，下面通过具体实施方式对本发明的所述内容作进一步的阐明。当然，描述下列具体实施方式只为示例本发明的不同方面的内容，而不应理解为限制本发明范围。
参见图1，图1显示了本发明的航天器热试验工装用防坠落螺栓组件结构示意图，其中，本发明的螺栓组件包括螺钉1、螺母2、压环3、锁环4和防护带5，螺钉包括螺钉头部22和与螺钉头部一体形成的螺杆22，螺钉头部21的底面由三级台阶组成，参见图2，一级台阶23的台阶表面用于抵住锁环4上部，防止锁环4从螺钉头部21脱落；二级台阶24的台阶表面用于抵住压环3上部，并使压环3与螺钉头部21之间留有间隙，三级台阶25用于固定压环3；其中锁环4套在螺钉1的二级台阶24上，在螺钉1的轴向、径向两个方向都有余量，可在压环3与螺钉头部21之间的间隙内自由旋转；压环3的孔径采用变径设计，锁环4套在螺钉的二级台阶24后，将压环3冲压在螺钉的三级台阶25上，使得压环3底面与螺钉三级台阶25底面平齐，形成过盈配合；同样，螺母2也具有与螺钉相同的三级台阶表面，螺母2在螺钉相对一侧转动螺旋拧紧后，另一组的锁环4和压环3以相同方式与螺母2的台阶表面进行配合，其中，两个锁环4上分别设计有与防护带5宽度相同的焊接面以分别焊接防滑带的一侧。
以下结合具体的一个实施例对本发明进行更加详细地说明。
以螺杆直径为10mm螺栓为例，如图1所示，航天器工装的装配过程中，首先将螺母从螺钉上拧开，由于有防护带的连接，螺母不会从螺杆头部脱落。将螺钉从两个相连工装的装配孔穿过，然后用相应型号扳手拧紧螺母，即完成航天器工装的装配工作。航天器工装的拆解为装配的反向操作。参见图2，图2详细显示了螺钉的结构部件，其中，整体采用不锈钢材质，螺钉头部21底面由三级台阶组成，一级台阶23轴径19.3mm,高度1mm,台阶表面用于抵住锁环上部，防止锁环从螺钉头部脱落。二级台阶24轴径17mm,高度0.6mm,台阶表面用于抵住压环上部，并使压环与螺钉头部之间留有高度为0.6mm的间隙。三级台阶25轴径12mm，高度2mm，用于固定压环。
图3是螺母结构示意图，在螺母2的制造装配过程中，首先将锁环4套接在螺母2的二级台阶上，然后将压环3以最小孔径面向螺母2的方向放置在螺母2的三级台阶下方。利用冲压设备将压环3冲压在三级台阶上，保证压环3最大孔径面与三级台阶底面平齐。转动锁环4，确认锁环可在压环3与螺钉头部21的间隙间可以自由旋转。
进一步地，锁环4为一外径为19.3mm,孔径为17.2mm的圆环，厚度为0.5mm，锁环4套在螺钉1的二级台阶24上，在螺钉1的轴向、径向两个方向都有余量，可在压环3与螺钉头部21之间的0.6mm间隙内自由旋转。同样，螺母图3所示，整体采用黄铜材质，螺母2底部同样有三级台阶组成，台阶外径及高度尺寸与螺钉相同，也可将锁环套在螺母二级台阶上，在螺母的轴向、径向两个方向都有自由度，可在压环3与螺母2之间的0.6mm间隙内自由旋转。
其中，压环3如图4所示，整体采用不锈钢材质，外径19.3mm，高度2mm，孔径采用变径设计，最小孔径12mm，高度1.3mm，外侧最大孔径13.4mm，为压环3与螺母2的冲压翻边留有金属变形间隙。在螺栓的生产过程中，锁环4套在螺钉1的二级台阶24后，将压环3冲压在螺钉1的三级台阶25上，使得压环3底面与螺钉三级台阶25底面平齐，形成过盈配合。为提高压环3与螺钉1连接的可靠性，将压环3底面与螺钉三级台阶25底面进行焊接，确保压环3在真空低温环境下因压力和温度变化产生的变形而脱落。同样，锁环4套在螺母的二级台阶24后，将压环3冲压在螺母2的三级台阶25上，使得压环3底面与螺钉三级台阶25底面平齐，形成过盈配合。由于螺母材质为黄铜，压环3材质为不锈钢，螺母2的三级台阶25在冲压受力过程中产生金属变形溢出在锁环4底面变径处，保证了锁环4与螺母2之间的连接强度。
其中，防护带5内部由宽度为6mm，厚度为0.5mm的不锈钢带组成。锁环4上设计有宽度为6mm，长度为3.5mm，厚度为0.5mm的焊接面。将两者搭焊连接，使得螺钉1与螺母2连接为一体。螺钉1、螺母2完成装配后，将防护带5内侧分别于螺钉、螺母的面向一级台阶面搭接，利用点焊机点焊连接。然后对防护带5进行绝缘材料包覆，要求防护带5焊点需包覆在绝缘材料内，完成防坠落螺栓的装配工作。在螺钉与螺母的配合安装过程中，拧动螺母或转动螺钉，会在锁环与螺钉、螺母间产生摩擦扭力。由于防护带内部采用带状金属材料，带状金属在受到扭力产生变形时会产生反抗扭力作用的弹力，使得防护带具有一定的抗扭能力。同时，由于锁环在压环与螺钉、螺母的0.6mm间隙中拥有轴向与径向的自由度，螺母与锁环间产生的摩擦扭力与防护带的抗扭力就可在间隙处相互抵消，从而保证了在螺钉螺母配合安装过程中防护带不会因摩擦扭力而产生变形。防护带长度应等于两倍的螺杆长度，在便于螺钉与螺母的配合安装的同时也保证了防护带的扭矩不会过大。在防护带外部覆盖有绝缘材料，由于防护带在螺栓安装完成后向径向延伸，绝缘材料可以避免防护带搭接在其他有源器件上使得螺栓整体带电的情况发生。
尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，本领域的技术人员可以依据本发明的精神对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用在未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明保护范围之内。