Способ соединения деталей Советский патент 1992 года по МПК F16B5/02 

Изобретение относится к общему машиностроению.

Известно соединение деталей с помощью крепежного элемента с овальным или эллиптическим поперечным сечением, установленного с натягом в овальные или эллиптические соосные отверстия в соединяемых деталях.

В таком соединении увеличивается долговечность, герметичность и жесткость за счет уменьшения напряжений смятия.

Однако такое соединение вызывает повышенную концентрацию напряжений в материале деталей вокруг отверстия, что снижает долговечность соединения.

Целью изобретения является повышение долговечности соединения.

На фиг. 1 изображено предлагаемое соединение, общий вид; на фиг. 2 - эпюры тангенциальных растягивающих напряжений вокруг отверстия п , напряжений от работы соединяемой детали 3 на растяжение с учетом концентрации напряжения в

материале вокруг отверстия ар , а также эпюры суммы этих напряжений о при установке крепежного элемента с круглым поперечным сечением в круглое отверстие с натягом; на фиг. 3 - аналогичные эпюры Ot, Ср и ст. для крепежного элемента с поперечным сечением в виде овала или эллипса, установленного в круглое отверстие с натягом; на фиг. 4 - характер деформирования круглого отверстия при установке в него с натягом крепежного элемента с эллиптическим или овальным поперечным сечением.

На фигурах знаком плюс обозначены растягивающие напряжения, а знаком минус - сжимающие. ст,; - максимальные растягивающие напряжения в детали 3.

Крепежный элемент 1 с поперечным сечением в виде овала или эллипса устанавливают в круглое отверстие 2 в деталях 3 и 4 (фиг. 1) с натягом таким образом, что большая ось эллипса а перпендикулярна известному направлению действия максимального (определяющего) растягивающего

СО

С

vi о

«а

ю о

напряжения а в детали 3. В результате происходит локальный изгиб материала деталей вокруг отверстия (фиг. 4). Из фиг. 4 видно, что кривизна поверхности отверстия 2 в районе малой оси Ь эллипса уменьшается (- Af), а в районе большой оси а - увеличивается (+ Af). Поэтому в районе малой оси Ь возникают растягивающие тангенциальные напряжения Ot вокруг отверстия, а в районе большой оси а - сжимающие (фиг. 3).

На фиг. 3 также изображены эпюра тангенциальных напряжений вокруг отверстия, возникающих при работе детали 3 на растяжение, Ор , и эпюра суммы напряжений о% Ot + Ор .Из фигуры 3 видно, что Ot уменьшают Ор .

Для сравнения, при запрессовке круглого крепежного элемента в круглое отверстие локального изгиба стенок отверстия не происходит. Поэтому радиальный натяг вызывает равномерную эпюру растягивающих тангенциальных напряжений Ot вокруг отверстия, как показано на фиг. 2. Из фиг, 2 видно, что при работе детали 3 на растяжение напряжения Ot , складываясь с напряжениями Ор увеличивают их, и в результате снижается долговечность соединения.

По сравнению с соединением-прототипом, предлагаемый способ соединения деталей обладает существенным преиму

ществом в форме повышения долговечности соединения путем увеличения динамической прочности и снижения концентрации напряжений при растягивающих нагрузках.

5Предлагаемый способ соединения деталей позволяет также повысить долговечность широко применяющихся в настоящее время соединений с помощью обычных круглых болтов и заклепок с вытяжным сер10 дечником (для односторонней клепки) путем придания овальности или эллиптичности стержню болта или сердечнику заклепки и ориентации большой оси вала или эллипса перпендикулярно максимальным растяги- 15 вающим напряжениям, действующим в наиболее нагруженной из соединяемых деталей.

Формула изобретения Способ соединения деталей, включаю20 щий установку с натягом в соосные отверстия крепежного элемента с поперечным сечением в виде овала или эллипса, отличающийся тем, что, с целью повышения долговечности соединения путем увеличе25 ния динамической прочности и снижения концентрации напряжения при растягивающих нагрузках, большую ось овала или эллипса ориентируют перпендикулярно направлению действия максимальных рас30 тягивающих напряжений в соединяемых деталях, при этом последние используют с круглыми отверстиями.

Использование: соединение несущих конструкций. Сущность изобретения: в со- осные отверстия соединяемых деталей устанавливают с натягом крепежный элемент. Поперечное сечение крепежного элемента выполнено в виде овала или эллипса, а отверстия в деталях используют круглые. При запрессовке крепежного элемента большую ось овала или эллипса ориентируют перпендикулярно направлению действия максимальных растягивающих напряжений в соединяемых деталях. Способ позволяет повысить долговечность соединения путем увеличения динамической прочности и снижения концентрации направлений при растягивающих нагрузках.4 ил.

б

Ш

Фае. 1

Фиг, 4