Стержневая заклепка

 

Изобретение относится к машиностроению ,- к заклепкам для высокоресурсных заклепочных соединений Цель изобретения - повышение прочности заклепочного соединения путем обеспечения бездефектного формообразования замыкающих головок Заклепка состоит из стержня 1 с двумя глухими осевыми полостями 2, заполненными пластичным несжигаемым материалом,3 В процессе расклепывания пластичный материал, нагружая полости заклепки давлением и уменьшая растягивающие напряжения, тем самым предотвращает скос замыкающих головок Пластичный материал обеспечивает бездефектное формообразование замыкающих головок, что повышает прочность заклепочного соединения. 3 ил. с SS

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

1)5 Р 16 В 19/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4613545/27 (22) 09.12.88 (46) 23.03.91. Бюл, У 11 (71) Московский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) В.Ф.Громов, С.Л. Васильев, Ю.В.Маслов и М,Л,Ляпунов (53) 621.884(088.8)

i (56) Чурабо Д.Д. Детали и узлы приборов. — M,: Машгиз, 1961, с.131, табл. 80. (54) СТЕРЖНЕВАЯ ЗАКЛЕПКА (57) Изобретение относится к машино,строению,- к заклепкам для высокоресурсных заклепочных соединений, Цель

„„SU„„1636607 А i

2 изобретения — повышение прочности заклепочного соединения путем обеспечения беэдефектного формообразования замыкающих головок. Заклепка со" стоит из стержня с двумя глухими осевыми полостями 2, заполненными пластичным несяигаемым материалом,3. В процессе расклепывания пластичный материал, нагружая полости заклепки давлением и уменьшая растягиванзцие напряжения, тем самым предотвращает скос замыкающих головок. Пластичный материал обеспечивает беэдефектное формообразование замыкающих головок, что повышает прочность эаклепочного соединения. 3 ил.

1636607

Изобретение относится к машиностроению, к заклепкам для высокоресурсных заклепочных соединений.

Цель изобретения — повьппение проч5 ности заклепочного соединения путем обеспечения бездефектного формообразования замыкающих головок.

На фиг.1 изображена стержневая заклепка, установленная в пакет соединяемых деталей; на фиг.2 и 3 — процесс образования заклепочного соединения.

Заклепка состоит из стержня 1, в котором с каждого торца выполнена глухая осевая полость 2, заполненная пластичным материалом 3, обладаю-, щим свойством несжимаемости.

Величина глубины Н полости 2 определяется величиной выступания стерж-Zp ня заклепки из пакета, равной 1,05 D и величиной шага в ряде длин заклепок и для выполнения соединений в пакетах разной толщины и равна (1,05D+

+n) мм, Отношение диаметра полости к 25 наружному диаметру стержневой заклепки выбрано из условия равнопрочности работы заклепки на срез и отрыв.

Усилие, воспринимаемое соединением при его работе на отрыв, определяется соотношением от ь 4

Усилие, воспринимаемое соединением при его работе на срез, определяется соотношением л «

Рс сср 4 D ф

При условии равнопрочности Р

Л

Gp — (П -с1 ) = с — D

4 Р 4

40

45 с1 в- сР и

2 или d=D

Пг

В качестве пластичного материала вставки может быть использован полимер в виде эпоксидной смолы, полиуретана или легкий алюминиевый сплав.

Заклепку получают заливкой глухих полостей 2 жидким полимером 3 с последующей полимеризацией или эапрессовкой цилиндрического вкладьппа иэ легкого алюминиевого сплава. 55

Сборку заклепочного соединения . производят следующим образом.

Заклепку вместе с расположенными в ней полимерными вставками устанавливают в отверстие. жесткого пакета листовых деталей 4. Пакет помещают между верхним 5 и нижним 6 прижимами пресса и сжимают этими прижимами.

Включают рабочий ход верхнего 7 и нижнего 8 пуансонов, при котором происходит одновременное образование замыкающих головок 9 со стеснением торцов стержневой заклепки лунками 10. Давление через пуансоны 7 и 8 осуществляют до полного формообразования замыкающих головок.

При расклепывании заклепки, замыкающие головки заклепки образуются иэ выступающих из пакета частей стержня, представляющих собой полые цилиндры, заполненные пластичным материалом, который при расклепывании заклепки заключается в замкнутый объем, ограниченный обжимкой и поверхностью полости заклепки. В процессе расклепывания пластичный материал действует как несжимаемая жидкость, нагружая поверх-. ность полости заклепки давлением и уменьшая растягивающие напряжения на внутренней поверхности полости заклепки, тем самым, предотвращая скол замыкающей головки. Вставка иэ пластичного материала необходима для бездефектного формообразования замыкающих головок и в работе стержневой заклепки на отрыв не принимает участия.

Стержневая заклепка предназначена для выполнения высоконагруженных соединений в пакетах толщиной S > D, где D диаметр крепежа, преимущественно в самолетостроении. В самолетостроении стержневые заклепки устанавливаются с образованием выступающих замыкающих головок при сборке центроплана, силовых наборов крыла и фюзеляжа. Наиболее широкое применение стержневые заклепки имеют в производ" стве широкофюзеляжных самолетов. Диаметры стержневых заклепок составляют

4 - 9 мм. Постановка стержневых заклепок производится только на сверлильно-клепальных автоматах, управляемых с помощью ЧПУ. Специфика производства требует выполнять соединения в пакетах переменной толщины (от D до 3-4 D) Назначение длин стержневых заклепок производится через величину n — mar ряда длин заклепок. Величина и выбирается как с точки зрения снижения количества типоразмеров длин заклепок, так и уменьшения количества переналадок кле5 163660 йального автомата, а также обуславливается программой обработки клепальных швов Оптимальная величина шага выбрана равной 1,5 мм для всех применяемых диаметром (4 — 9 мм) стержневых заклепок. Назначение шага ряда длин заклепок 3 или 10 мм нецелесообразно, так как приводит:к большому допуску на замыкающие головки, и ве1О совым потерям. В зависимости от программы обработки швов возможно применение шага 1-2 мм.

В стержневой заклепке величина и имеет особое значение, так как стабильное качество (прочность на отрыв) заклепочного соединения обеспечивается только при условии, когда дно глухой полости заглублено в пакет. Поэтому выполнение полости глу- 20 биной, равной величине выступания стержня из пакета плюс величина и, позволяет производить бездефектную клепку пакета с толщинами от S-n до

S мм стержневыми заклепками одного 25 размера.

Материал вкладыша в работе заклепки на отрыв принимает незначительное участие,так как он связан со стержнем лыпь силами адгезии (в случае, когда вкладыш выполнен из полимера) или силами трения (когда вкладыш выполнен из алюминиевого сплава). Эти силы незначительны по сравнению с межатомными силами связи в материале стержня и ими можно пренебречь. Усилие разрушения стержневой заклепки на два порядка выше силы сцепления .вкладьппа со стержнем заклепки. При испытании на отрыв вкладыш отделяется от стержня вместе с полой частью стержневой заклепки, иэ которой образована замыкающая головка. Таким образом, вкладьпп в работе заклепки на отрыв участия не принимает и служит лишь для бездефектного образования замыкающих головок.

При определении прочности заклепки на отрыв при расчете замыкающей головки на срез расчет ведется по площади цилиндра, являющегося продолжением поверхности стержня где h — высота замйкающей головки заклепки, h = 0 4 D; и сср 0,6(7в > отсюда Р =0,24 « Цр. Но усилие отрыва заклепки при расчете на разрыв стержня в полой его части

7 6

«lD — d 5

P Q отр 4 В где d — - диаметр полости.

Рассмотрим разность P c — Р

=0,24 пD бв 4 (D

+О, «1П) (0,5d-0,1П). Оценивая величину разности нужно отметить, что г

ИЫВ(0,5 + О, ID) всегда больше нуля.

При Pñð нотр а О, т.е. Pc à Рот р разрушение заклепки должно пойти от среза замыкающей головки. Это возможно когда выполняется неравенство

0,5-0,1D -- 0 нли d C 0,2D, Выполнение в стержневой заклепке полости диаметром, меньшим 0,2D, недостаточно для значительного снижения усилия расклепывания, происходит разрушение материала пакета при клепке.

При Рс -Р от i0, т.е. Рср отр разрушение заклепки должно пойти от разрыва полой части стержня. При этом должно выполняться неравенство 0,5—

0 ° ID > О или d > 0,2Р. С увеличением диаметра полости уменьшается потребное усилие расклепывания, что позволяет расклепать стержневую за клепку из высокопрочного материала в пакете иэ алюминиевого сплава.

Таким образом, получается, что для достижения поставленной цели должно выполняться неравенство Рсп ) Р о о, т.е. стержневая заклепка предлагаемой конструкции имеет прочность на срез замыкающей головки вьппе, чем прочность на разрыв полой части стержня. Поэтому при расчете параметров стержневой заклепки в условие равнопрочности заложена прочность на разрыв полой части заклепки.

Формула изобретения

Стержневая заклепка с двумя глухими осевыми полостями на концах, отличающаяся тем, что, с целью повьппения прочности эаклепочного соединения путем обеспечения Gesдефектного формообразования замыкающих головок, глухие осевые полости заполнены пластичным несжимаемымматериалом, при этом глубина полостей равна 1,05D+n а их диаметр равен

R<

Д

1636607

fJP

Составитель С. Никулина

Редактор О. Головач Техред Л.Олийнык, Корректор С.Шевкун

Заказ 804 Тираж 429 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 где D — диаметр стержня; . и и — шаг в ряде длин заклепок

t — временное сопротивление срезу материала стержня;

Q > — предел прочности на разрыв материала стержня,