Способ соединения стального троса в устройствах силового нагружения элементов летательных аппаратов Российский патент 2024 года по МПК F16G11/04 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к способам и устройствам для крепления концов стальных тросов при испытаниях на прочность или в эксплуатации, в частности при испытаниях элементов летательных (ЛА).

Способы заделки конца стального троса в конической полости широко применяются в технике.

Известен способ заделки конца троса в конической плоскости обоймы, при котором концы троса расплетают и, после помещения их в полости обоймы, уплотняют металлическим калёным порошком, а заделанный конец троса и конец корпусной обоймы заливают смолой (А.с. СССР №194492, МПК F06g, опубл. 1967 Бюл. №8).

Известно техническое решение зажим для каната, содержащий корпус и установленный в нем, между прядями каната, конусный вкладыш, имеющий на поверхности пазы для укладки в них прядей, где вкладыш выполнен с цилиндрическим хвостиком, на котором свободно насажена втулка (А.с. СССР №254970, МПК F16g, опубл. 1969. Бюл. № 32).

Недостатком известных технических решений является большая трудоемкость изготовления, большие геометрические размеры и низкая надежность удержания троса.

Известен способ крепления конца троса с расплетением жил троса с последующей заливкой в коническую форму расплавленного металла (А.с. СССР № 817365, Кл.F16G11/04, опубл. 1981 Бюл. №12).

Недостатком данного способа является большая трудоемкость изготовления и необходимость применения специальных приспособлений, а также соблюдение повышенных мер безопасности в процессе производства.

Известен способ заделки конца металлического каната и устройство для его реализации, в котором конец металлического каната вводят в конусный канал корпуса и затем шуруп самонарезающий ввинчивают в центр нераспущенного конца каната (патент РФ №2595068, МПК F16G 11/04, опубл. 20.08.2016 Бюл. №23).

Недостатком данного способа является недостаточная прочность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ соединения стального троса в устройствах силового нагружения элементов летательных аппаратов (патент РФ № 2781711, МПК F16G 11/04, F16G 11/05, опубл. 17.10.2022 Бюл.№29), в котором конец стального троса размещают во втулку с внутренней поверхностью в виде усеченного конуса, где диаметр меньшего основания равен диаметру троса, а диаметр большого основания равен или больше двух диаметров троса, и цилиндра, который имеет резьбу и диаметр, равный диаметру большого основания усеченного конуса, на длину не менее длины усеченного конуса. Расплетают конец троса на нити на длину более половины высоты усеченного конуса. Распушивают расплетенный участок равномерно по окружности и удаляют тканный сердечник на расплетенном участке. Прижимают нити к телу троса и перемещают расплетенный участок троса в корпус втулки до прохождения цилиндрической части втулки. Далее в центр опрессованного конца троса забивают или опрессовывают конический клин. После чего в цилиндрическую часть втулки ввинчивают стопорный элемент, а затем к втулке приваривают проушины для соединения с объектом нагружения. Достигается повышение надежности соединения с объектом нагружения при статических испытаниях элементов ЛА, упрощение производства заделки конца стального троса.

Недостатком данного способа является то, что при использовании стальных стандартных тросов при задании силовой нагрузки на элемент ЛА наблюдается торсионный эффект, то есть появление крутящей составляющей силовой нагрузки, которая при статических и теплопрочностных испытаниях элементов ЛА из хрупких материалов может привести к их разрушению.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности соединения стального троса в устройствах силового нагружения элементов летательных аппаратов.

Технический результат достигается тем, что предложен:

1. Способ соединения стального троса в устройствах силового нагружения элементов летательных аппаратов, включающий монтаж наконечника троса во втулку с конической полостью, распушивание конца троса, загиб распущенных нитей под углом меньше, чем 90°, прижим распущенных нитей к тросу, помещение распущенного участка в цилиндрическую оправу, надавливание распущенного участка в коническую полость, надавливание конического клина в середину распущенного участка троса и фиксацию конического клина пробкой с резьбой ввинчиванием в корпус втулки, отличающиеся тем, что трос заданного диаметра состоит из семи тонких тросов, расположенных параллельно друг другу, образуя жгут, после чего концы жгута продевают во втулку с конической внутренней полостью, где диаметр меньшего основания равен заданному диаметру троса, а диаметр большего основания равен диаметру или больше двух диаметров троса, после протаскивания каждый тонкий трос распушивают на расстояние не менее 2/3 высоты внутренней конической полости, затем распушенные нити прижимают к не расплетенной части троса, далее все концы тонких тросов помещают в цилиндрическую оправу и надавливают в коническую полость, в середину надавленного участка набивают конический клин, движение которого ограничено пробкой с резьбой, которая ввинчивается в верхнюю части втулки с конической внутренней полостью.

2. Способ соединения стального троса в устройствах силового нагружения элементов летательных аппаратов по п.1, отличающиеся тем, что на жгут из тонких тросов может быть смонтирован плетеный экран.

3. Способ соединения стального троса в устройствах силового нагружения элементов летательных аппаратов по п.1, отличающиеся тем, что края верхней части конической втулки, через которую выходит трос, могут быть выполнены округленными.

Возможность изготовления троса без торсионного эффекта при силовом нагружении вытекает из решения системы уравнений:

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

где – площадь сечения тонких тросов;

– радиус сечения тонкого троса;

– площадь сечения троса;

– радиус сечения троса;

– сумма площадей сечений семи тонких тросов;

площадь сечения распушенной части тонкого троса;

– радиус сечения распушенной части тонкого троса, прижатой к не распушенной части;

– сумма площадей сечений семи тонких тросов в распушенной части, прижатой к не распушенной части тонкого троса.

Чтобы трос не вышел из конической полости необходимо, чтобы соблюдалось неравенство (8), то есть, чтобы сумма площадей сечений семи тонких тросов в распушенной части, прижатой к не распушенной части тонкого троса была больше, чем площадь меньшего основания конической полости.

Из системы уравнений находим, что площадь меньшего основания при семи тонких тросах равна (семь тросов выбраны из условия удобства укладки тросов):

(9)

где – радиус сечения тонкого троса;

– площадь сечения троса.

После распушения каждого тонкого троса из семи и прижатия
к каждому отдельному тросу радиусом сумма площадей всех сечений будет равна:

(10)

где – радиус сечения тонкого троса;

– сумма площадей сечений семи тонких тросов в распушенной части, прижатой к не распушенной части тонкого троса.

Из (10) следует, что при распушении каждого отдельного тонкого троса и прижатие распушенной части к не распушенной части троса неравенство (8) выполняется полностью. Несмотря на это, требуется забивка конусного клина в законцовку троса для того, чтобы предотвратить растяжку распушенной части при силовом нагружении троса.

Кроме того, после забивки клина необходимо ограничить его движение пробкой, которая ввинчивается в верхнюю части втулки с конической полостью.

В предлагаемом способе законцовки троса отсутствует общий торсионный эффект, то есть крутящая составляющая силовой нагрузки всего троса. Происходит это из-за того, что каждый тонкий трос находится произвольно в своей замкнутой системе, поэтому не происходит суммирование крутящих моментов всех жил троса, как это имеет место в стандартном тросе.

Пример реализации предлагаемого способа иллюстрируется на чертеже.

Цифрой 1 обозначен трос, зажатый в конической полости втулки 2 пробкой 4, которая ограничивает движение вверх конического клина 3. Усилие на конический клин 3 передается через усеченный конус 5. Укладка тонких тросов 6 может быть осуществлена в кожух 7.

Пример осуществления способа

Сначала осуществляют выбор тонкого троса 6 исходя из условия, что радиус сечения требуемого троса 1 равен трем диаметрам тонкого троса. Затем нарезают семь кусков тонкого троса 6 необходимой длины и укладывают их параллельно в жгут или пропускают через кожух 7. Далее жгут тонких тросов 6 вводят в коническую полость втулки 2 через меньшее основание конической полости. Затем производят распушение концов тонких тросов 6 и распушенную часть прижимают к не распушенной части, после помещают распушенный участок тросов в цилиндрическую оправу и выколоткой или надавливанием заталкивают ее в коническую полость втулки 2, после забивают клин 3 через усеченный конус 5 и ввинчивают пробку 4 с резьбой, ограничивая движение конусного клина.

Испытание партии тросов подтвердило работоспособность предложенного способа.

Предлагаемое техническое решение легко реализует и позволяет значительно повысить надежность соединения стального троса с объектом нагружения при статических испытаниях элементов ЛА.

Изобретение относится к соединениям концов стальных тросов при испытаниях на прочность или в эксплуатации. Способ соединения стального троса в устройствах силового нагружения элементов летательных аппаратов характеризуется тем, что осуществляют выбор тонкого троса (6), исходя из условия, что радиус сечения требуемого троса (1) равен трем диаметрам тонкого троса. Затем нарезают семь кусков тонкого троса (6) необходимой длины и укладывают их параллельно в жгут или пропускают через кожух (7). Далее жгут тонких тросов (6) вводят в коническую полость втулки (2) через меньшее основание конической полости. Затем производят распушение концов тонких тросов (6) и распушенную часть прижимают к нераспушенной части, после чего помещают распушенный участок тросов в цилиндрическую оправу и выколоткой или надавливанием заталкивают ее в коническую полость втулки (2), после забивают клин (3) через усеченный конус (5) и ввинчивают пробку (4) с резьбой, ограничивая движение конусного клина. Достигается повышение надежности соединения стального. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ соединения стального троса в устройствах силового нагружения элементов летательных аппаратов, включающий монтаж наконечника троса во втулку с конической полостью, распушивание конца троса, загиб распущенных нитей под углом меньше чем 90°, прижим распущенных нитей к тросу, помещение распущенного участка в цилиндрическую оправу, надавливание распущенного участка в коническую полость, надавливание конического клина в середину распущенного участка троса и фиксацию конического клина пробкой с резьбой ввинчиванием в корпус втулки, отличающийся тем, что трос заданного диаметра состоит из семи тонких тросов, расположенных параллельно друг другу, образуя жгут, после чего концы жгута продевают во втулку с конической внутренней полостью, где диаметр меньшего основания равен заданному диаметру троса, а диаметр большего основания равен диаметру или больше двух диаметров троса, после протаскивания каждый тонкий трос распушивают на расстояние не менее 2/3 высоты внутренней конической полости, затем распушенные нити прижимают к не расплетенной части троса, далее все концы тонких тросов помещают в цилиндрическую оправу и надавливают в коническую полость, в середину надавленного участка набивают конический клин, движение которого ограничено пробкой с резьбой, которая ввинчивается в верхнюю части втулки с конической внутренней полостью.

2. Способ соединения стального троса в устройствах силового нагружения элементов летательных аппаратов по п.1, отличающийся тем, что на жгут из тонких тросов может быть смонтирован плетеный экран.

3. Способ соединения стального троса в устройствах силового нагружения элементов летательных аппаратов по п.1, отличающийся тем, что края верхней части конической втулки, через которую выходит трос, могут быть выполнены округленными.