Трехрядное соединение деталей

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<я)5 F 16 В 5/02

1 0 )LI с.; °

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (I(АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4729641/27 (22) 15.08.89 (46) 07.06.92. Бюл. N. 21 (71) Харьковский авиационный институт им.

Н, Е.Жуковского (72) Э.Н.Румянцев, А.Г.Шаманов, В.Г.Бабичев и В.Л.Низковский (53) 621.884 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР .N 1661487, кл. F 16 В 5/02, 1989, (54) ТРЕХРЯДНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к самолетостроению и может быть использовано в трехрядных срезных болтовых и заклепочных

Изобретение относится к самолетостроению и может быть использовано в трехрядных срезных болтовых и заклепочных соединениях самолетных конструкций.

Цель изобретения — повышение усталостной долговечности и снижение массы соединения.

На фиг. 1 схематично изображено трехрядное односрезное заклепочное соединение с приложенными к нему эксплуатационными нагрузками, продольный разрез; на фиг. 2 — вид А на фиг. 1; на фиг, 3 — разрез

Б — Б на фиг. 2. устройство содержит тонкостенные соединяемые детали 1, 2 и три ряда крепежных элементов 3, установленных в шахматном порядке. В одном из соединяемых листов выполнены сквозные овальные выемки 4, причем выемки выполняют в той детали, которая аэродинамически не обтекается, т.е, не на внешней поверхности об„„5U „„1739078 А1 соединениях самолетных конструкций.

Цель изобретения — повышение усталостной долговечности и снижение массы соединения. Соединение содержит тонкостенные соединяемые детали и три ряда крепежных элементов, установленных в шахматном порядке. В одном из соединяемых листов выполнены сквозные овальные выемки, причем выемки выполняют в той детали, которая аэродинамически не обтекается, т.е, не на внешней поверхности обшивки самолета, а на его внутренней обшивке. Использование изобретения позволяет разгрузить соединение по напряжениям смятия крайних рядов. 3 ил, шинки самолета, а íà его внутренней обшивке (либо поясе каркасного элемента), Пусть рядный шаг крепежных элементов (заклепок) в соединении т, а межрядный — р. Обоснуем раь иональные геометрические параметры сквозных выемок. Доля нагрузки иа первый ряд заклепок

Р," = 1,1 = 1,1-0,333 Рэ = 0,366 Рэ,(1)

Тогда на внутренний ряд крепежных элементов приходится

Рэ2 = Р (1 -2.0,366) =0,268 Рэ.. (2) Требование равнопрочности соединения по критерию усталостной долговечности по рядам соединения

<пр1 = Опг = Опрз . (3) где (ЪР1 — величина приведенных напряжений по I-му ряду соединения

1739078 ггпр(=- Ксм ocM(+ owl + 0,5 Оп . (4) где Kc — экспериментально определяемый коэффициент, Ксм0,4; о щ — напряжения смятия Ilo стенкам отверстий 1-го ряда заклепок, Применительно к данному соединению. когда количество крепежных элементов (заклепок) по рядам соединения неизменно, а толщина листа постоянна, условие (4) имеет вид: г

Р + Р. = const, . (5)

Э где Р— доля эксплуатационного нагружеI ния, воспринимаемая i-м рядом заклепок;

Рл — доля эксплуатационного усилия, действующего в листе за l-м рядом заклепок.

Для первого ряда заклепок условие имеет вид

0,366 Рэ+ 0,634 Рэ = 1 Рэ = const, (6) для второго ряда заклепок (7) 0,268 Рз + х Рэ = Рэ, где х — долл эксплуатационного усилия, необходимого для нагружения листа за вторым рядом заклепок по условию равнои роч ности (3), Из (7) получаем х = 0,732, тогда как для соединения без выемок доля нагрузки растяжения в листе

Рэ = Рэ (1 - 0,366-0,268) = 0,366 Рэ (9) Таким образом для данного соединения имеется воэможность уменьшить площадь поперечного сечения на величину

Л Г =х-0,366=0,732-0,366 =0,366 (10) т.е. при постоянной толщине листа размер поперечной оси сквозной выемки составит

Bo = 0,366 ty

Величина приведенных напря>кений по нагруженному ряду заклепок

Наибольший размер сквозной выемки вдоль соединения определяется технологически, Известно, что минимальная величина перемычки между осью отверстия и краем

5 листа составляет ср = (1,5...2,0) d

So = 21р - 2i1,5 бакр = 2 tp - Зс1 р (13)

15 Наиболее рациональная форма сквозной выемки — эллипс, Он обладает минимальным геометрическим коэффициентом, концентрации напряжений при условии достижения максимальной массовой зффек20 тивности, Необходимо отметить, что, располагаясь на продольной оси крайних рядов крепежных элементов, сквозная выемка при растяжении еще больше овализуется в направлении нагрузки. Это приводит

25 к снижению загруженности крайних рядов . соединения по напряжениям смятия и соответственно к повышению усталостной долговечности соединяемых листов.

Изобретение позволит повысить в

30 1,2...1;5 раза усталостную долговечность соединяемых листов, снизить в 1,2.„1,4 раза массу соединения, Это повысит на 3...8% ресурс соединения, на 20...30% снизит массу соединения, что принесет при зксплу35 атации изделия экономический эффект, Формула изобретения

Трехрядное соединение деталей. содержащее крепежные элементы, установленные в отверстиях деталей в шахматном

40 порядке, v: раэгружающие элементы выполненные в виде выемок в одной из соединяемых деталей между рядами крепежных элементов, о тл и ч à ю щ е е cя тем, что, с целью снижения массы соединения и повышения

45 срока службы путем повышения усталостной долговечности, выемки выполнены сквозными овальными и расположены между крепежными элементами среднего ряда, причем больший диаметр овала выемки рас50 положен между крепежными элементами крайних рядов на одной оси с последними.

1739078

Paz.1

8 4

Составитель И,Храмцова

Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова

Редактор Т,Зубкова

Заказ 1989 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101