Способ получения многорядного соединения деталей Советский патент 1992 года по МПК B22F3/20 B22F3/35 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении многорядных срезных болтовых соединений повышенного ресурса.

Известна конструкция многорядных срезных болтовых соединений. Усталостное разрушение известных соединений происходит по крайним рядам отверстий под крепежные элементы. Это объясняется высоким уровнем напряжений растяжения в соединяемом листе, а также напряжений смятия по стенкам крайних отверстий под болты. Кроме того, в многорядных соединениях существует неравномерность загрузки по рядам крепежных элементов, повышающая уровень напряжений смятия по крайним отверстиям. Для уменьшения нагруженности крайних рядов отверстий применяют ступенчатые или усоаидные соединения. С этой же целью применяют соединения, имеющие разреженный шаг крепежных элементов крайнего ряда или уменьшенный их диаметр. Однако, эффективность известных соединений по критерию усталостной долговечности невысока.

Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату является техническое решение по авт. св. 1208335. Известное соединение состоит из соединяемых листов, нескольких рядов крепежных элементов (болтов), а также высокопрочной прокладки, располагаемой между соединяемыми деталями и имеющими в районе крайних рядов болтов предварительный изгиб. После стяжки соединения происходит распор крайних рядов болтов в направлении предстоящего действия эксплуатационной нагрузки, снижение суммарного уровни напряжений смятия по стенкам крайних рядов отверстий и повышение усталостной долговечности соединяемых деталей. Однако, распор крайних рядов болтов производится за счет не благоприятной догрузки второго и последующих рядов болтов и догрузки участка листа за первым рядом болтов, что может привести к созданию новой зоны возможного усталостного разрушения и ограничивает эффективность известного соединения деталей по критерию ус.талостной долговечности.

Цель изобретения - повышение надежности соединения путем увеличения усталостной долговечности соединяемых деталей.

Для достижения поставленной цели способ выполнения многорядного соединения деталей включает в себя изготовление деталей с рядами отверстий, крепежных элементов и прокладки с аналогичными рядами отверстий, причем прокладка имеет изгибы между крайними рядами отверстий и следующими за ними рядами, соединений деталей прокладки между ними в пакет, установку крепежных элементов и их затяжку. Диаметры отверстий в прокладке в ряду, следующему за крайним рядом отверстий, выполняют больше диаметров крепежных элементов этого ряда.

На фиг. 1 показана конструкция многорядного срезного болтового соединения до осевой затяжки крепежных элементов; на фиг. 2 - фрагмент I (на фиг. 1) конструкция этого же соединения на фиг. 1); на фиг. 3 конструкция и характер напряженного состояния в зоне крайних рядов болтов после их осевой затяжки. На фиг. 4 - конструкция и параметры напряжейного состояния в затянутом соединении после приложения эксплуатационной нагрузки РЭ; на фиг. 5 фрагмент II на фиг. 4 (конструкция соединения в районе установки следующего за крайним ряда крепежных элементов).

Разработанный способ выполнения многорядного соединения деталей i, 2 посредством нескольких рядов крепежных элементов, например болтов 3, состоит в размещении между соединяемыми деталями высокоп рочной прокладки 4 (фиг. 1), имеющей между крайними рядами отверстий под болты предварительный изгиб. После осевой затяжки болтов посредством шайб и гаек происходит распор высокопрочной прокладки в направлении предстоящего действия на крайний ряд болтов эксплуатационной нагрузки. В затянутом соединении по крайним рядам отверстий под болты появляются предварительные напряжения

смятия ОСМ.А и ОСМ.Б. Усталостное разрушение приведенной конструкции происходит по .крайним рядам отверстий под болты: листа 1 по сечению А-А, а листа 2 по сечению Б-Б. Болты, установленные в этих сечениях являются относительно приложенной нагрузки на деталь первыми. Распорная прокладка имеет диаметр следующего за первыми рядами отверстий 5 больше диаметра устанавливаемых в них болтов, т.е. с1п2 с1Б2 (фиг. 2). Это приводит ктому, что при осевой затяжке соединения распор, крайних рядоь болтов производится не за счет догрузки второго ряда болтов и участка листа между первым и вторым рядами болтов, а последующих внутренних рядов. Т.е. на отверстии второго ряда болтов нет напряжений смятия, догружающих его в условиях эксплуатации.

После приложения эксплуатационной нагрузки на соединение Рэ происходит перераспределение нагрузки по рядам болтов таким образом, что суммарный уровень на пряжений смятия по стенкам отверстий под крайние ряды болтов будет меньше на величину предварительно созданных

С7ш.А1 ОСМ.А - ОСМ.А , OCM.BI .Б .Б

(1)

Необходимо отметить, что разгрузка первых рядов отверстий в одной соединяемой детали приводит к догрузке ответной присоединяемой детали по этому же сечению. Однако, поскольку болты в этом сечении для ответного листа являются относительно нагрузки последними, то это не опасно в усталостном отношении, поскольку детали в этом месте не разрушают-. ся.

Полученное данным способом многорядное соединение деталей по сравнению с прототипом не создает опасной с точки зрения усталостной долгов.ечности зоны разрушения в районе установки второго ряда болтов. Это обстоятельство способствует повышению усталостной долговечности разработанного соединения по сравнению с прототипом.

I Разработанный способ выполнения соединения применим для соединений с числом рядов более трех. Наиболее рациональной величиной распора болтов следует считать

такую, при которой OCM.I , в этом случае величина результирующих напряжений смятия по стенкам крайних рядов отверстий близка к нулю, а усталостная долговечность присоединяемой детали близка или равна усталостной дйлговечности пластины с заполненным ненагруженным отверстием. . Для выполнения условия .1 О необходи-. МО, чтобы распор крайнего ряда был

AT Сб -Рэ.(2)

где AT - величина технологического распора болтов;

СБ- податливость на срез крайнего ряда болтов;

РЭ - величина эксплуатационной нагрузки на крайний болт соединения.

При этом, величина диаметра второго ряда отверстий в прокладке должна быть

+ 2 AT(3) ,

В самолетостроении нашли широкое применение соединения листов из материала Д16Т, В95 болтами из стали ЗОХГСА. ЗОХГСНА, 16ХСН. Распорную прокладку целесообразно изготавливать из тех же материалов, что и болты, а для этих сочетаний материалов диаметр второго ряда отверстий в прокладке должен быть dn2 1,2-1,3 d52. Разработанный способ выполнения соединения деталей по сравнению с прототипом повысит усталостную долговечность соединения в 1,2-1,4 раза. Это повысит ресурс соединения на 5-8%, либо снизит его вес, что принесет при эксплуатации изделия экономический эффект.

Формула из обретения

Способ получения многорядного соединения деталей, при котором изготавливают детали с рядами отверстий, крепежные элементы, прокладку с аналогичными рядами

отверстий и с изгибами на участках между крайними рядами отверстий и следующими за ними рядами отверстий, соединяют детали и прокладку между ними в пакет, устанавливанЬт крепежные элементы в отверстия

пакета и затягивают их, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности соединения путем увеличения усталостной долговечности соединяемых деталей, диаметры отверстий прокладки в ряду, следующему за крайним рядом отверстий, выполняют большими диаметров крепежных элементов.

фце.г

Изобретение относится к машиностроению, к получению многорядных срезныхболтовых соединений деталей повышенного ресурса. Цель изобретения - повышение надежности соединения путем увеличения усталостной долговечности соединяемых деталей. Между соединяемыми деталями -1, 2 устанавливают высокопрочную прокладку 4. Прокладку 4 выполняют с изгибами на участках между крайними рядами отверстий и следующими за ними рядами. Отверстия следующего за крайним ряда выполняют диаметрами, большими диаметров крепежных элементов 3. Это обеспечивает разгрузку крепежных элементов второго ряда. 5 ил.