Соединение деталей Советский патент 1992 года по МПК F16B5/02 

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

Известна конструкция многорядных срезных болтовых соединений.

Усталостное разрушение известных соединений происходит по сечениям под крайние ряды крепежных элементов, что объясняется высоким уровнем напряжений растяжения в соединяемых деталях и уровнем напряжений смятия по стенкам отверстий под болты. Для снижения сило- нагруженности крайних рядов болтов применяют ступенчатые или усовидные стыки.

Однако эффективность известных соединений по критерию усталостной долговечности невысока.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является многорядное соединение деталей посредством болтов, имеющее первый ряд болтов, установленных с наклоном в сторону от нагрузки на болт. Наклон первого относительно нагрузки ряда болтов позволяет при их осевой затяжке получить по стенке отверстия под болт и по опорной поверхности головки болта благоприятные технологические напряжения смятия, уменьшающие уровень эксплуатационных, что приводит к повышению усталостной долговечности соединяемых деталей.

Однако получение полезных напряжений смятия по стенкам первых рядов отверстий приводит к догрузке второго ряда отверстий, что снижает эффективность и надежность известного соединения деталей.

Цель изобретения - повышение долговечности соединяемых деталей путем обеспечения равномерности распределения напряжений смятия по стенкам всех рядов болтов.

Поставленная цель достигается тем, что соединение деталей содержит установленные рядами в отверстия соединяемых внахлестку листов болты с размещенными на них шайбами и гайками, причем болты среднего ряда установлены с наклоном в сторону,

(Л

С

XJ

со

OJ

|

OJ

hO

противоположную действию эксплуатационной нагрузки на болт.

На фиг. 1 изображена конструкция соединяемых листов до установки болтов; на фиг. 2 - конструкция соединения деталей после установки и осевой затяжки крайних рядов болтов; на фиг, 3 - характер предварительного напряжения крайних рядов болтов после установки внутреннего ряда; на фиг. 4 - конструкция болтового соединения после установки всех рядов болтов, гаек и шайб; на фиг. 5 - конструкция и характер напряженного состояния в соединении в месте вероятного усталостного разрушения соединения после приложения на соединение эксплуатационной нагрузки.

Разработанное соединение деталей состоит из соединяемых листов и нескольких рядов болтов, гаек и шайб. Местом вероятного усталостного разрушения соединяемых внахлестку листов являются сечения по крайним рядам отверстий под болты: сечение А-А для первого листа и сечение Б-Б для второго листа. Средством предварительного напряжения соединяемых листов является средний ряд болтов, установленный в пакет соединяемых деталей с предварительным наклоном в противоположную сторону от направления действия эксплуатационной нагрузки Рэ.

Техпроцесс сборки разработанного соединения деталей следующий:

сборка в пакет соединяемых листов, сверление крайних и среднего ряда отверстий под болты, причем средний ряд отверстий сверлят под углом к поверхности листа

оЈр (фиг. 1);

установка в пакет и осевая затяжка крайних рядов болтов (фиг. 2);

установка и осевая затяжка среднего ряда болтов (фиг. 3); после осевой затяжки среднего ряда болтов происходит смещение соединяемых листов в сторону эксплуатационной нагрузки, но поскольку пакет скреплен на крайние ряды болтов, то это смещение ими парируется и на стенках отверстий под крайние ряды болтов возникают технологические напряжения

смятия oJM, противоположные эксплуатационным;

сверление остальных рядов болтов, установка в них и осевая затяжка всех болтов (фиг. 4); после приложения на соединение эксплуатационной нагрузки Рэ происходит перераспределение напряжений смятия по крайним рядам отверстий под болты, в результате чего суммарные напряжения смятия по разрушаемому сечению меньше на величину предварительно созданных

сечение А-А, первый лист: а Б1

(fcM.BI - (/см;

сечение Б-Б, второй лист: Б2

.Б - Сг см.

Догрузка вторых листов в сечении А-А не опасна, как и догрузка первого листа по сечению Б-Б, поскольку листы по этому се0 чению не разрушаются.

По сравнению с известным соединением распор крайних рядов отверстий под болты не приводит к догрузке соседних рядов отверстий, поскольку распор болтов /

5 всех рядов идет за счет догрузки только - внутренних рядов. Поэтому снижение на- груженности рядов отверстий следует ожи- дать практически у всех, за исключением среднего, отверстий. Это обеспечивает тех0 нический эффект разработанного соединения деталей по критерию усталостной долговечности по сравнению с известным соединением, поскольку снижение напряжений смятия по стенкам отверстий приво5 дит к снижению концентрации напряжений на кромке отверстия и повышению усталостной долговечности локальной зоны усталостного разрушения.

Величину предварительного напряже0 ния целесообразно выбрать такой, чтобы предварительные напряжения смятия были бы равны эксплуатационным. В этом случае техническая эффективность разработанного соединения деталей наибольшая. В само5 летостроении нашли широкое применение соединения листов из дюралевых сплавов типа Д16Т, В95 стальными болтами из ЗОХГСНА, 16ХСН, 40ХНМЮ и т. п. Для этих пар сочетаний можно рекомендовать угол

установки внутреннего ряда 3-6° Диаметр внутреннего ряда для повышения эффективности распора целесообразно увеличить на 20-40%.

Разработанное соединение деталей позволяет повысить усталостную долговечность соединения на 25 - 40%, повысить ресурс соединения на 5 - 10% либо снизить его массу.

Формула изобретения Соединение деталей, содержащее установленные рядами в отверстия соединяемых внахлестку листов болты с размещенными на них шайбами и гайками, при этом болты одного из рядов установлены с наклоном в сторону, противоположную направлению действия эксплуатационной нагрузки, отличающееся тем, что, с целью повышения долговечности путем

517337326

обеспечения равномерности распределе- стий крайних рядов, в нем с наклоном уста- ния напряжений смятия на стенках отвер- новлены болты среднего ряда.

Использование: машиностроение, а именно в многорядных срезных болтовых соединениях деталей. Сущность изобретения: соединяемые листы установлены внахлестку и скреплены рядами болтов с гайками и шайбами. Болты среднего ряда установлены с наклоном в сторону, противоположную направлению действия эксплуатационной нагрузки,5 ил.

V77

Y///

4Z

У//////Л

zzzm

У//Л

S

7

Ј

ЧУМ

ФИГ Л

ФИГ.2

+уг

7

УчУ

)

N

ФИГ.З

/ 1П

ФИГ.5

ем. б

СМ.52