СОЕДИНЕНИЕ С КОНИЧЕСКИМ БОЛТОМ И ПРИМЕНЕНИЕ ЭТОГО СОЕДИНЕНИЯ Российский патент 2010 года по МПК F16B2/04 F16B4/00 F16D1/06 B64C1/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к соединению с коническим болтом, содержащему коническую втулку, в которую входит конический болт, а также крепежную гайку с шайбой, причем на конической втулке имеется непрерывный продольный паз, а коническая втулка выполнена с возможностью, при раскрытии, равномерного радиального расширения за счет крепежной гайки, наворачиваемой на конический болт.

Кроме того, изобретение относится к применению соединения с коническим болтом для крепления узла руля направления к несущей конструкции секции фюзеляжа воздушного судна.

Уровень техники

Известные варианты осуществления соединений с коническим болтом, в области заклинивающей поверхности, частично содержат бронзовые покрытия, которые, если необходимо, дополнительно покрывают консистентной смазкой.

Однако, из-за сравнительно мягкого и толстого слоя бронзы и слоя смазки, знакопеременные нагрузки приводят к возникновению трибохимических реакций между контактирующими поверхностями. В связи с этим для разборки соединений такого типа часто требуются очень большие усилия, которые могут достигать 400 кН.

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание соединения с коническим болтом, которое можно было бы легко освобождать и которое не требовало бы приложения больших растягивающих усилий, чтобы упростить техническое обслуживание или монтаж соединений с коническим болтом данного типа.

Решение данной задачи достигается посредством соединения с коническим болтом, обладающего признаками пункта 1 формулы изобретения.

Поскольку конический болт и/или коническая втулка, по меньшей мере, на отдельных участках содержат, по меньшей мере, тефлонсодержащее покрытие, и заклинивающая поверхность конической втулки имеет протяженность, приблизительно соответствующую протяженности заклинивающей поверхности конического болта, это приводит к тому, что даже после продолжительного периода нахождения конического болта и конической втулки во взаимном соединении соединение с коническим болтом, соответствующее настоящему изобретению, может быть ослаблено с исключительной легкостью, так как трибохимические реакции между контактирующими поверхностями в значительной степени исключены. Кроме того, тефлонсодержащее покрытие, по сравнению с покрытием конического болта бронзой и нанесением консистентной смазки, обладает значительно сниженным коэффициентом трения, так что монтаж соединения также оказывается более легким и быстрым.

В предпочтительном варианте осуществления соединения с коническим болтом, в соответствии с настоящим изобретением, каждая из поверхностей: заклинивающая поверхность конического болта и заклинивающая поверхность конической втулки имеет конусность от 0,01 до 0,1.

В результате, в процессе осевого стягивания соединения с коническим болтом при помощи крепежной гайки, могут быть созданы исключительно высокие радиальные растягивающие усилия, необходимые для прочного скрепления.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления тефлонсодержащее покрытие имеет толщину от 0,01 мм до 0,5 мм, при этом предпочтительной является толщина 0,15 мм.

Указанный интервал толщин покрытия гарантирует эффективное предотвращение трибохимических реакций, и, как следствие, легкость разборки соединения, но, тем не менее, делает возможной точную посадку конического болта и конической втулки при их взаимном соединении.

Остальные предпочтительные варианты осуществления изобретения охарактеризованы в других пунктах формулы изобретения.

Кроме того, решение задачи настоящего изобретения достигается за счет признаков пункта 7 формулы изобретения. Согласно пункту 7, соответствующее настоящему изобретению соединение с коническим болтом применимо для крепления узла руля направления к несущей конструкции секции фюзеляжа воздушного судна, так что благодаря исключению трибохимических реакций между коническим болтом и конической втулкой узел руля направления, если требуется, может быть легко демонтирован с несущей конструкции секции фюзеляжа.

Краткое описание чертежей

На прилагаемых чертежах:

фиг.1 представляет виды сбоку и сверху конической втулки, являющейся частью соединения с коническим болтом;

фиг.2 представляет виды сбоку и сверху конического болта, являющегося частью соединения с коническим болтом;

фиг.3 представляет вид сбоку крепежной гайки;

фиг.4 представляет вид сверху шайбы, и;

фиг.5 представляет собой поперечное сечение соединения с коническим болтом в смонтированном виде.

Осуществление изобретения

На фиг.1 представлены виды сверху и сбоку конической втулки 1, входящей в состав соединения с коническим болтом, соответствующего настоящему изобретению. У конической втулки 1 имеется непрерывное коническое расточенное отверстие 2 с заклинивающей (стопорящей) поверхностью 3, при этом указанное отверстие может принимать конический болт. В представленном примере осуществления изобретения коническая заклинивающая поверхность 3 протяженностью 4 имеет незначительный наклон относительно горизонтальной осевой линии, который соответствует конусности, приблизительно, 1:20. Кроме того, по всей длине конической втулки 1, в осевом направлении, проходит непрерывный продольный паз 5, так что коническую втулку 1 можно раскрывать, равномерно расширяя в радиальном направлении по всей длине, введением конуса или конического болта соответствующей конструкции. Помимо этого коническая втулка 1 на одном конце содержит фланец 6, а на противоположном конце имеет наружный край 7.

На фиг.2 представлены виды сверху и сбоку конического болта 8, входящего в состав соединения с коническим болтом. Соответственно упомянутому наклону заклинивающей поверхности 3 конической втулки заклинивающая (стопорящая) поверхность 9 конического болта также имеет наклон относительно горизонтальной осевой линии, который соответствует конусности, приблизительно, 1:20. Протяженность 10 заклинивающей поверхности 9 конического болта приблизительно соответствует протяженности 4 заклинивающей поверхности 3 конической втулки. И заклинивающая поверхность 3 конической втулки и заклинивающая поверхность 9 конического болта могут в каждом случае иметь наклон относительно горизонтальной осевой линии (конусность) от 1:100 до 1:10 в зависимости от соответствующих требований к конструкции. Важным является то, что конусность заклинивающей поверхности 3 конической втулки и конусность заклинивающей поверхности 9 конического болта выбирают так, чтобы они были приблизительно равными, кроме возможных допусков изготовления, так чтобы при стягивании соединения с коническим болтом исключить слишком большое протаскивание конического болта 8 сквозь соединение. Указанный диапазон конусности обеспечивает возможность создания очень больших радиальных усилий при стягивании за счет расширения конической втулки 1 при помощи конического болта 8 и, как следствие, получение исключительно плотной посадки соединения в крепежном отверстии или отверстии подобного назначения. Желательно, чтобы протяженности 4 и 10 были приблизительно равны друг другу, но, если необходимо, их размеры могут отличаться друг от друга.

На одном конце конического болта 8 расположен резьбовой участок 11, на котором в предпочтительном варианте выполнена мелкая резьба. Кроме того, в области резьбового участка 11 выполнено отверстие 12, в которое могут вставляться подходящие средства фиксации, например фиксирующий шплинт (не показан), чтобы предотвратить нежелательное вращение конического болта 8 вокруг его продольной оси.

В соответствии с изобретением заклинивающая поверхность 9 конического болта, по меньшей мере, на отдельных участках снабжена, по меньшей мере, тефлонсодержащим покрытием 13. Желательно, чтобы тефлонсодержащее покрытие 13 было нанесено на всю заклинивающую поверхность 9 конического болта и, в особенно предпочтительном варианте, имело толщину приблизительно 0,15 мм. Однако толщина тефлонсодержащего покрытия может быть любой от 0,01 мм до 0,5 мм. Указанное тефлонсодержащее покрытие, помимо чистого тефлона или политетрафторэтилена (ПТФЭ), содержит дополнительные, вспомогательные компоненты, способствующие, например, улучшению адгезии и т.п. Покрытие 13 может быть сформировано исключительно из тефлона, то есть из чистого политетрафторэтилена.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения, который не проиллюстрирован подробно, также возможно нанесение тефлонсодержащего покрытия на заклинивающую поверхность 9 конического болта только на отдельных участках. Например, тефлонсодержащее покрытие может быть нанесено в форме трех, четырех или более полосок, каждая из которых включает тефлонсодержащий материал и которые равномерно разнесены друг относительно друга по окружности конического болта 8. Поверхности, на которых тефлонсодержащее покрытие отсутствует, располагаются между указанными полосками. Желательно, чтобы по длине полоски занимали всю протяженность 10 заклинивающей поверхности 9 конического болта.

Также, в альтернативном варианте конструкции, согласно изобретению можно дополнительно снабдить заклинивающую поверхность 3 конической втулки, по меньшей мере, тефлонсодержащим покрытием. Согласно еще одному варианту только заклинивающую поверхность 3 конической втулки можно оснастить тефлонсодержащим покрытием, в то время как заклинивающую поверхность 9 конического болта оставить без тефлонсодержащего покрытия.

Чтобы избежать механических напряжений, вызванных колебаниями температуры, и коническая втулка 1 и конический болт 8 выполнены из одного и того же высокопрочного материала, например титана, высококачественной стали, и т.п. Как вариант, и коническая втулка 1 и конический болт 8 могут быть выполнены из титановых сплавов или высококачественных стальных сплавов.

На фиг.3 приведен вид сбоку корончатой гайки 14, которую наворачивают на резьбовой участок 11 конического болта 8 с целью стягивания конического болта 8 с конической втулкой 1. Корончатая гайка 14 содержит, по меньшей мере, две впадины 15, которые принимают в себя усы фиксирующего шплинта (не показан), с целью предотвращения случайного отвинчивания корончатой гайки 14 с резьбового участка 11.

На фиг.4 представлен вид сверху шайбы 16, которую желательно установить между корончатой гайкой 14 и наружным краем 7 конической втулки 1 и которая, в частности, обеспечивает равномерную затяжку корончатой гайки 14.

В примере варианта осуществления, представленном на фиг.5, соединение с коническим болтом соединяет узел 17 руля направления с вилкой 18, которая жестко соединена с несущей конструкцией секции фюзеляжа воздушного судна (не показана). В узле 17 руля направления предусмотрена гильза 19, которая в предпочтительном случае должна быть изготовлена из пластмассы, армированной волокном, такой как CFPR. Вилка 18 содержит два отверстия 20, 21.

Коническую втулку 1 пропускают через гильзу 19 и два отверстия 20, 21. Конический болт 8 вводят в коническую втулку 1 и стягивают с последней посредством корончатой гайки 14. Шайбу 16 располагают между корончатой гайкой 14 и конической втулкой 1. За счет стягивания конического болта 8 с конической втулкой 1 последняя равномерно расширяется в наружном, радиальном направлении, так что узел 17 руля направления после затяжки корончатой гайки 14 прочно соединяется с вилкой 18. При этой операции происходит затягивание конического болта 8 в коническую втулку 1 максимум на 10 мм. В результате данной операции раскрытия и расширения конической втулки 1 наружный диаметр последней увеличивается, так что реализуется прессовая посадка соединительного узла с коническим болтом в отверстиях 20, 21 и в гильзе 19 узла 17 руля направления. Как следствие этого, между узлом 17 руля направления и вилкой 18, соединенной с несущей конструкцией секции фюзеляжа самолета, образуется соединение, обладающее высокой прочностью, даже в отношении выраженных знакопеременных нагрузок (в частности, больших срезных усилий).

Рассматриваемый вариант осуществления настоящего изобретения соединения с коническим болтом также делает возможным, в процессе монтажа, осуществить компенсацию допусков в сопряжении узла 17 руля направления и вилки 18, которая прочно связана с несущей конструкцией секции фюзеляжа воздушного судна.

В процессе работы соединение с коническим болтом, образованное по существу конической втулкой 1, коническим болтом 8, шайбой 16, корончатой гайкой 14 и фиксирующим шплинтом (подробно не показан), преимущественно подвергается действию высоких механических срезных усилий.

Таким образом, в настоящем изобретении предлагается соединение с коническим болтом, содержащее конический болт 8, вставляемый в коническую втулку 1, крепежную гайку с шайбой 16, причем у конической втулки 1 имеется непрерывный продольный паз 5, а сама коническая втулка 1 способна, раскрываясь, равномерно расширяться в радиальном направлении за счет наворачивания крепежной гайки на конический болт 8, при этом конический болт 8 и/или коническая втулка 1 содержат, по меньшей мере, на отдельных участках, по меньшей мере, тефлонсодержащее покрытие 13, причем заклинивающая поверхность 3 конической втулки имеет протяженность 4, приблизительно соответствующую протяженности 10 заклинивающей поверхности 9 конического болта 8.

Например, заклинивающая поверхность 9 конического болта и заклинивающая поверхность 3 конической втулки в каждом случае имеют конусность от 0,01 до 0,1.

Тефлонсодержащее покрытие 13 имеет толщину, например от 0,01 мм до 0,5 мм, причем предпочтительная толщина составляет 0,15 мм.

Желательно, чтобы тефлонсодержащее покрытие конического болта 8 было сформировано в виде, по меньшей мере, трех полосок, расположенных равномерно друг относительно друга по окружности конического болта 8 и имеющих длину, в каждом случае по существу равную всей протяженности 10 заклинивающей поверхности 9 конического болта, при этом указанные полоски должны быть выполнены из тефлонсодержащего материала или из чистого тефлона.

Коническая втулка 1 и конический болт 8 выполнены, например, из титана или высококачественной стали.

Между крепежной гайкой и коническим болтом 8 желательно поместить шайбу 16.

Крепежная гайка, по конструкции, может быть выполнена, например, в виде корончатой гайки 14, которую фиксируют от самопроизвольного отвинчивания при помощи фиксирующего элемента, в частности фиксирующего шплинта.

Вышеописанное соединение с коническим болтом может найти применение, например, для крепления узла 17 руля направления к несущей конструкции секции фюзеляжа воздушного судна.

Перечень позиционных обозначений

1. Коническая втулка

2. Коническое отверстие

3. Заклинивающая поверхность конической втулки

4. Протяженность (в продольном направлении)

5. Продольный паз

6. Фланец

7. Наружный край

8. Конический болт

9. Заклинивающая поверхность конического болта

10. Протяженность (в продольном направлении)

11. Резьбовой участок

12. Отверстие

13. Тефлонсодержащее покрытие

14. Корончатая гайка

15. Впадина

16. Шайба

17. Узел руля направления

18. Вилка

19. Гильза

20. Отверстие

21. Отверстие

Настоящее изобретение относится к крепежному соединению и его применению. Соединение с коническим болтом содержит конический болт (8), выполненный с возможностью приема в конической втулке (1), крепежную гайку и шайбу (16). Коническая втулка (1) имеет непрерывный продольный паз (5) и выполнена с возможностью, при раскрытии, равномерного расширения в радиальном направлении за счет наворачивания крепежной гайки на конический болт (8). Конический болт (8) содержит покрытие (13), причем заклинивающая поверхность (3) конической втулки имеет протяженность (4), приблизительно соответствующую протяженности (10) заклинивающей поверхности (9) конического болта (8). Покрытие (13) конического болта (8) содержит, по меньшей мере, три полоски из политетрафторэтилена, равномерно разнесенные друг относительно друга по окружности конического болта (8), при этом протяженность каждой из указанных полосок по существу равна всей протяженности (10) заклинивающей поверхности (9) конического болта. Упомянутое соединение с коническим болтом применяется для крепления узла (17) руля направления к несущей конструкции секции фюзеляжа воздушного судна. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Соединение с коническим болтом, содержащее конический болт (8), выполненный с возможностью приема в конической втулке (1), крепежную гайку и шайбу (16), причем коническая втулка (1) имеет непрерывный продольный паз (5) и выполнена с возможностью при раскрытии равномерного расширения в радиальном направлении за счет наворачивания крепежной гайки на конический болт (8), отличающееся тем, что конический болт (8) содержит покрытие (13), причем заклинивающая поверхность (3) конической втулки имеет протяженность (4), приблизительно соответствующую протяженности (10) заклинивающей поверхности (9) конического болта (8), а покрытие (13) конического болта (8) содержит, по меньшей мере, три полоски из политетрафторэтилена, равномерно разнесенные относительно друг друга по окружности конического болта (8), при этом протяженность каждой из указанных полосок, по существу, равна всей протяженности (10) заклинивающей поверхности (9) конического болта.

2. Соединение по п.1, отличающееся тем, что каждая из заклинивающей поверхности (9) конического болта и заклинивающей поверхности (3) конической втулки имеет конусность от 0,01 до 0,1.

3. Соединение по п.1, отличающееся тем, что покрытие (13) из политетрафторэтилена имеет толщину от 0,01 до 0,5 мм, предпочтительно толщину порядка 0,15 мм.

4. Соединение по п.3, отличающееся тем, что коническая втулка (1) и конический болт (8) выполнены из титана или высококачественной стали.

5. Соединение по п.1, отличающееся тем, что шайба (16) установлена между крепежной гайкой и коническим болтом (8).

6. Соединение по п.1, отличающееся тем, что крепежная гайка представляет собой корончатую гайку (14), которая зафиксирована против самопроизвольного освобождения при помощи фиксирующего шплинта.

7. Применение соединения с коническим болтом, охарактеризованного в любом из пп.1-6, для крепления узла (17) руля направления к несущей конструкции секции фюзеляжа воздушного судна.