Соединение деталей

 

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з F 16 В 5/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

6 7 4ш

Фиг.2

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2.1) 4730680 27 (22) 15.08.89 . (46) 15.02.92. Бюл; М.6 (71) Харьковский авиационный институт им.

Н. Е. Жуковского (72) Э. Н. Румянцев, А. Г, Шаманов,.В. Г.

Бабичев и В. Л. Низковский (53) 621.88 (088.8). (56) Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 1444566, кл. F 16 В 5/02, 1986. (54) СОЕДИНЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано. при изготовлении многорядных высокоресурсных болтовых соединений листовых деталей.

Цель изобретения -повышение надежности соединения. Соединение деталей снабжено, ЫЛ,, 1712685 А1 средствами создания предварительного напряжения, выполненными в виде дополнительных шайб 7 под головками .болтов крайних рядов и.кольцевых прокладок.8 и 9," установленных между шайбами 4, 7 и соединяемыми деталями и жестко скрепленными с последними, при этом диаметр осевого отверстия прокладок больше диаметра стержня, сопряженные поверхности прокладок и шайб выполнены с встречно направленными, ответными друг другу наклонами, причем наклон торцовой поверхности прокладок ориентирован в направлении прилагаемой на деталь нагрузки, Использование данного изобретения позволяет повысить усталостную долговечность соединения в 1,4-1,8 раза. 4 ил.. З ! г

1712685

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении многорядных высокоресурсных болтовых соединений листовых деталей.

Известна конструкция многорядных срезных болтовых соединений, состоящих из соЕдиняемых листов и нескольких рядов болтов, гаек и шайб. Усталостная долговечность подобных соединений во многом определяется .величиной напряжений смятия по стенкам крайних рядов отверстий под болты. Для уменьшения уровня напряжен. ности по напряжениям смятия применяют предварительно напряженное соединенйе, Известное соединение несколькими рядами болтов имеет на контактной поверхности соединяемых деталей высокопрочную прокладку, имеющую предварительный изгиб, который при .затяжке болтов производит распор крайних болтов в направлении предстоящего действия эксплуатационной нагрузки.

Однако сборка подобных соединений затруднена, соединение имеет излишнюю массу, а распор крайних болтов приводит. к дополнительному растяжению соединяемых листов, Минимальные энергозатраты . при реализации распора можно реализовать при помощи известных клиновидных зацеплений. Однако известные решения касаются конструкции только самого крепежного элемента — заклепки или штифта.

Наиболее близким к изобретению является соединение, в котором крайний ряд болтов имеет устройство создания на стен.ках отверстия предварительного напряжения,. выполненного в виде овальности стержня болта. Устройство предварительного напряжения позволяет реализовать в собранной конструкции напряжения смятия, противоположные эксплуатационным, что способствует повышению усталостной долговечности соединяемых деталей. Однако реализация известного соединения затрудняет применение натяга в соединении, может привести к повреждению стенки отверстия, требует высокой точности взаимного изготовления стержня болта и отверстия под него.

Цель изобретения — повышение надежности соединения. путем увеличения его усталостной долговечности.

Для достижения поставленной цели соединение деталей содержит в отверстиях соединяемых деталей ряды болтов с размещенными на них шайбами и гайками, при этом болты крайних рядов снабжены устройством создания предварительного напряжения, размещенным под головками крайних рядов болтов и гаек и состоящим из дополнительных шайб и кольцевых прокладок, установленных между шайбами и соединяемыми деталями и жестко скрепленными с последними. При этом диа5 метр осевого отверстия прокладок больше диаметра стержня, а у шайбы равен диаметру.стержня, сопряженные поверхности прокладок и шайб выполнены наклонными, причем наклон торцовой поверхности про10 кладок ориентирован в направлении прилагаемой на детали нагрузки.

На фиг. 1 изображена конструкция пятирядного односрезного болтового соединения, вид сбоку; на фиг. 2 — узел I на фиг, 15 1, фрагмент конструкции соединения в районе крайних рядов болтов до осевой затяжки болтов крайнего ряда; на фиг. 3 — то же, фрагмент конструкции соединения и параметры напряженного состояния в соединя20 емых деталях после затяжки болтов крайнего ряда; на фиг. 4 — то же, после приложения эксплуатационной нагрузки..

Разработанное соединение деталей состоит из соединяемых листов 1 и 2 и не25 скольких рядов болтов 3, шайб 4 и гаек 5.

Усталостное разрушение подобных соединений происходит по первым относительно нагрузки на деталь рядам отверстий под болты: детали 1 по сечению А-А, а детали 2

30 — по сечению Б-Б. Крайние ряды болтов 6 под опорными поверхностями головки болта и гайки имеют средство предварительного напряжения соединения, выполненного в виде дополнительных шайб 7 и кольцевых

35 прокладок 8 и 9, размещенных между шайбами и соединяемыми деталями..Кольцевые прокладки имеют внутренний диаметр больше диаметра стержня болта dg, а внутренний диаметр шайб равен диаметру стержня

40 болта бш - clE. Прокладки выполнены наклонными, как и ответные поверхност 1 шайб, причем наклон торцовой поверхности прокладок с углом .с4 ориентирован в направлении на деталь эксплуатационной на45 грузки Р После установки и затяжки внутренних рядов болтов прои.зводят установку и затяжку крайних рядов болтов, при этоМ на стенках отверстий под крайние ряды болтов возникают технологические и редварительные напряжения смчтия: в листе 1

-0K1, а в листе 2 — 04. После и риложения на соединение эксплуатационной Нагрузки происходит перераспределе ие напряжений смятия в листе по месту разрушения и результирующие напряжения смятия меньше на величину предварительно созданных.

Так; например, для листа 1

Оси = Осм Ок1 .

X.1712685 где о3 - эксплуатационные напряжения смятия без применения предварительного ,напряжения.

В листе 2 напряжения смятия больше на . величину предварительно созданных, однако этот лист в этом сечении не разрушается.

Необходимо отметить, что технический эф.фект разработанного решения зависит от степени жесткости зацепления дополнйтельных прокладок с соединяемыми деталями. Чем выше. жесткость, тем больве эффективность решения. Поэтому. целесообразно прокладки к деталям приклеивать с применением абразива либо приваривать или припаивать. Величину трения между . прокладками и шайбами. целесообразно уменьшать смазкой. Угол клин овидности зацепления прокладки и шайбы необходимо. расчетом или экспериментально подобрать таким,. при котором в собранной конструк- 2О ции предварительные напряжения смятия с4 были бы равны эксплуатационным о3и.

При этом техническая эффективность решения наибольшая, а усталостная долговеч- 25 ность соединения приближается или равна усталостной долговечности полосы с заполненным незагруженным отверстием.Таким образом, разработанное соединение деталей по сравнению с прототипом 8О обладает большей усталостной долговечностью в 1,4-1;8 раза. Это позволяет повысить надежность соединения либо повысить его ресурс на 8-18 g,.

Формула изобретения

Соединение деталей, содержащее установленные в отверстиях упомянутых деталей ряды болтов с размещенными на них гайками и шайбами, при этом болты крайних рядов снабжены средствами создания предварительного напряжения, о т л и ч а ющ.е е с я тем, что, с целью повышения надежности соединения, средства создания предварительного. напряжения выполнены в виде дополнительных шайб под головками болтов крайних рядов и двух кольцевых прокладок, установленных между шайбами и соединяемыми деталями и жестко скрепленными с последними, при: этом диаметр осевого отверстия прокладок больше диаметра стержня, сопряженные торцовые поверхности прокладок и шайб выполнены с встречно направленными, ответными друг другу наклонами, причем наклон торцовой поверхности прокладок ориентирован в направлении прилагаемой на деталь нагрузки.

1712685 си;62

Составитель Э.Румянцев

Редактор Н.Швыдкая Техред М.Моргентал Корректор M,Êó÷åðÿâàÿ

Заказ 524 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и Ьткрытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101 а бси.2

Э N.61 6 1