Болтовое соединение деталей Советский патент 1992 года по МПК F16B5/02 

to

С

Использование: в машиностроении в срезных болтовых соединениях деталей, Сущность изобретения, болт установлен беззазорно в отверстиях соединяемых де талей В стержне болта выполнена продольная щелевая прорезь, в которой установлена пластина. Пластина выполнена из материала более прочного и твердого, чем материал соединяемых деталей и стержня болта Скругленные в поперечном сечении торцы пластинки выступают из стержня болта, образуя выступы, расположенные в плоскости, перпендикулярной вектору нагрузки на соединяемые детали 3 ил

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

Известна конструкция болтовых соединений см., например, Ярковец А И., Си- роткин О.С. и др. Технология выполнения высокоресурсных заклепочных и болтовых соединений в конструкциях самолетов. М.: Машиностроение, 1987. с.6., рис.1.1.

Известные соединения состоят из соединяемых деталей и болтов, установленных в отверстиях деталей и затянутых посредством шайб и гаек. Усталостная прочность известных соединений во многом определяется характером посадки болтов в отверстия деталей. Наиболее применяемым и достаточно эффективным является способ повышения усталостной долговечности соединений посредством установки болтов с натягом. Однако известный способ требует применения энергоемкого оборудования, кроме того, он значительно повышает величину растягивающих напряжений на кромке отверстия, что ограничивает его эффективность Известна конструкция болтового соединения-см , например, а с Ns 621905,,F 16 В 5/02, 1977, в котором болт имеет овальное поперечное сечение и устанавливается большей осью овала перпендикулярно направлению нагрузки на соединение. Известие„ болтовое соединение способствует повышению жесткости соединения, однако технически затруднено вследствие значительного превышения размера большей оси овала над диаметром отверстия, кроме того, болтовое соединение негерметично.

Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату является болтовое соединение деталей, известное из а.с. № 1508020, F 16 В 5/02, 1987 г. (протоvi ел

4

10 hO

ы

тип) Известное соединение посредством болта, шайбы и гайки имеет на стержне болта два продольных выступа скругленного лрофиля п их поперечном сечении и расположенных симметрично продольной оси болта. Выполнение выступов заодно со стержнем ограничивает техпроцесс изготовления болта пысадкой, что ограничивает применение известного решения для болтов большого диаметра, изготавливаемых точением, кроме того, наличие выступов требует применения для изготовления болтов высокопрочных материалов, имеющих худшие характеристики усталостной прочности, нежели менее прочные, но более пластичные болты

Цель изобретения - повышение надежности болтового соединения путем увеличения его усталостной прочности

Для достижения поставленной цели болтовое соединение деталей содержит установленный беззазорно в отверстиях соединяемых деталей в контакте с их поверхностями болт с шайбой и гайкой, при этом болт выполнен с щелевой прорезью от его головки до резьбы,а в пророчь установлена пластина из материала более прочного и твердого, чем материал соединяемых деталей и стержня болта. Ширина пластины вы- ПОЛНРНЗ больше диаметра стержня болта и установлена в прорези с образованием выступов ее торцами, причем выступы скруг- .ленного поперечного сечения расположены в плоскости, перпендикулярной вектору нагрузки на соединяемые детали

На фиг.1 показана конструкция трехрядного двухсрезного болтового соединения, вид сбоку, на фиг.2 - фрагмент конструкции болтового соединения в районе крайнего ряда соединения, узел I на фиг.1; на фигЗ - поперечное сечение В-В фиг.2.

Разработанное болтовое соединение состоит из соединяемых деталей 1,2, налри- мер, накладками 3,4 Соединение содержит установленные в отверстии соединяемых деталей болты 5 с установленными на них в контакте с соединяемыми деталями шайбы 6 и гайки 7. Усталостное разрушение соединяемых деталей происходит по сечениям под крайние отверстия под болты. Так, например, деталь 1 разрушается по сечению А-А, а деталь 2 по сечению Г-Г. Соединительные накладки разрушаются по сечению Б-Б (фиг.1). В месте усталостного разрушения соединяемых деталей болт имеет продольную прорезь от головки бо/fra до резьбы, в которую установлена пластина 8, изготовленная из более прочного и твердого материала, чем материэп соединяемых

деталей и стержня болта. Пластина установлена перпендикулярно вектору нагрузки на соединение Рэ, а ее ширина Впл выполнена больше диаметра i болта de. Выступающие

из болта торцы пластины выполнены скругленного поперечного сечения. Поскольку ширина пластины больше диаметра стержня болта, установленного 0 отверстие по беззазорной посадке, то после установки и

0 затяжки болта в месте выступления пластины на стенке отверстия образуется локальный натяг, а поскольку пластина установлена перпендикулярно вектору нагрузки на соединение, то локальный натяг

5 образуется в месте вероятного возникновения и развития усталостной трещины.

Болтовое соединение деталей по сравнению с прототипом имеет следующие положительные свойства:

0 а) шире технологические возможности по изготовлению болта поскольку его можно изготавливать как точением, так и высадкой;

б) выше усталостная прочность самого

5 болта, поскольку его можно изготавливать из материалов более пластичных, имеющих лучшие характеристики усталостной прочности, не ухудшая при этом качество запрессовки;

0 Е) лучше качество запрессовки, поскольку пластины можно изготавливать из достаточно прочных и твердых материалов, чем соединяемые детали, кроме того, пластина центрирует стержень болта в отверстии,

5 имея возможность сдвига в своей плоскости, обеспечивая одинаковость натяга по обе стоооны болта;

г) при использовании болта в крайних отверстиях многорядного соединения мож0 но снизить его силонагруженность по напряжениям смятия, поскольку болт имеет большую податливость на срез за счет возможного проскальзывания при сдвиге стержня болта и пластины.

5 Указанные положительные свойства в целом обеспечивают большую усталостную долговечность болтового соединения по сравнению с прототипом.

Для самолетостроения характерно при0 менение материалов типа ЗОХГСА, ЗОХГСНА, 16ХСН (стали) или титана ВТ-16 для изготовления болтов. Для изготовления пластин можно рекомендовать стали типа ШХ. Толщину пластины можно рекомендо5 вать 0,2-0,35 от диаметра болта. Болт для установки пластины можно распилить дисковой фрезой. Для хорошего закручивания гайки ширину пластины в месте ее расположения в резьбе болта необходимо взять -меньше диаметра резьбы болта.

Наиболее целесообразной областью применения разработанного решения следует считать соединения с большим диаметром болтов.

Таким образом, разработанное соединение позволит повысить усталостную долговечность соединения. Это повысит его надежности, что принесет при эксплуаҐации изделия экономический эффект.

Формула изобретения

Болтовое соединение деталей, содержащее установленный беззазорно в отверстиях соединяемых деталей в контакте с их поверхностями болте шайбой и гайкой, при этом болт выполнен с двумя симметричны0

5

ми относительно его оси продольными выступами скругленного поперечного -.ечения, расположенными в плоскости, перпендикулярной вектору нагрузки на соединяемые детали, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности соединения путем увеличения его усталостной прочности, оно снабжено пластиной из материала более прочного и твердого, чем материал соединяемых деталей и стержня болта, ширина которой больше диаметра стержня бопта, при этом болт выполнен с щелевой прорезью от его головки до резьбы, а пластина установлена в прорези с образованием выступов ее торцами.

Фи&З