Соединение деталей
Изобретение относится к машиностроению и касается срезных соединений деталей . Цель изобретения - повышение долговечности путем повышения статической прочности соединения. Соединение деталей включает соединяемые листы и несколько рядов болтов. На участках крайних рядов болтов к соединяемым листам приклеены высокопрочные прокладки, а коайние ряды болтов установлены с зазором в листе, для которого этот ряд относительно прилагаемой к листу нагрузки является первым , и с натягом в ответном присоединяемом листе. Величина зазора между стенкой отверстия и стержнем болта определяется по расчетной формуле. 5 ил.
союз советских
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (sl)s F 16 В 5/02
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1355780 (21) 4750877/27 (22) 15,08.89 (46) 23.12,91. Бюл. ¹ 47 (71) Харьковский авиационный институт им, Н.Е, Жуковского (72) Э,Н. Румянцев, А.Г. Шаманов, В.Г. Бабичев и В.Л. Низковский (53) 621.882,66(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1355780; кл, F 16 В 5/02, 1986. (54) СОЕДИНЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к машиностроению и касается срезных соединений детаИзобретение относится к машиностроению, в частности к самолетостроению, может быть использована при изготовлении многорядных срезных болтовых соединений самолетных конструкций, и является усовершенствованием изобретения по авт. св. № 1355780.
Цель изобретения — повышение долговечности путем повышения статической прочности соединения, На фиг. 1 изображена конструкция многорядного односрезного болтового соединения; на фиг. 2 — фрагмент конструкции соединения в зоне установки крайних рядов крепежных элементов (болтов) до нагружения соединения; на фиг. 3 — фрагмент конструкции соединения в зоне установки крайних рядов болтов после нагружения соединения деталей эксплуатационной нагрузкой, на фиг. 4 —, разрез А — А на фиг. 2; на фиг, 5 — разрез Б-Б на фиг. 3.
„, ЫÄÄ 170029ОА2 лей, Цель изобретения — повышение долговечности путем повышения статической прочности соединения. Соединение деталей включает соединяемые листы и несколько рядов болтов, На участках крайних рядов болтов к соединяемым листам приклеены высокопрочные прокладки, а к айние ряды болтов установлены с зазором в листе, для которого этот ряд относительно прилагаемой к листу нагрузки является первым, и с натягом B ответном присоединяемом листе. Величина зазора между стенкой отверстия и стержнем болта определяется по расчетной формуле, 5 ил.
Соединение деталей состоит из соеди- Я няемых листов 1, 2 и нескольких рядов болтов 3, шайб 4 и гаек 5, В зоне установки крайних рядов крепежных элементов приклеены высокопрочные накладки 6, Усталостное разрушение приведенного со- С) единения может произойти по сечению а — а (разрушение листа 1), либо по сечению б-б— для листа 2, Относительно прилагаемой на соединяемые листы нагрузки, болты в сечении а — а являются первыми для листа 1 (и последними для листа 2), а болты в сечении б — б являются первыми для листа 2 (и последними для листа 1). Высокопрочные ) накладки приклеены к той соединяемой детали, для которой этот ряд отверстий под болты является первым относительно прилагаемой на соединяемый лист нагрузки.
Между стенкой первого ряда отверстий и стержнем крепежного элемента выполнен радиальный зазор 7. Величина зазора строго регламентируется в зависимости от вели1700290 кл Вп на чины эксплуатационной нагрузки. В самолетостроении принят расчет конструкции по величине разрушающей нагрузки Ррээр.
Эксплуатационная (полетная) нагрузка P " составляет 30 — 40 Д от величины Ррээр, (т.е. в области упругих деформаций конструкции). При расчете же на усталость определяется эквивалентный на повреждаемости отнулевой цикл нагружения Рэ. В условиях такого циклического нагружения первый ряд крепежных элементов при единичном цикле смещается в сторону Рэ на величину
Сб РБ, где Сб — податливость на срез крепежной связи крайнего ряда, РБ — доля нагрузки от Рэ, воспринимаемая крайним рядом крепежных элементов, причем РБ =
-1,1 — (I), где N — количество рядов крепежРэ ных элементов, 1,1.— коэффициент неравномерности загрузки болтов по их рядам.
Величину эксплуатационной нагрузки на соединение выбирают по требованиям ресурса значительно меньше разрушающей; Для самолетостроения это соотношение характерно следующим образом;
Рэ = Рэ Рраэр (2) где Ррээр — величина статической (разрушающей) нагрузки на соединение;
Рэ = 0,3 — 0,4, Учитывая, что статическая прочность соединения определяется прочностью на срез болтов, то величину разрушающей нагрузки на соединение определяется по следующей формуле:
Ррээр = Ркр N m гэ 1 (3) где F„p — площадь на срез крепежного элемента;
m — число плоскостей среза болтов; г, — временное сопротивление срезу материала болтов.
Для данного соединения деталей величина Сб определяется, в основном, величиной СБкл податливости на сдвиг клеевой ,основы между прокладкой и деталью, Под действием единичной нагрузки прокладка сдвигается на величину; д =СБ "л— -и 1 пр
Окл Bn Ln п Окл Вп m где 6кл — модуль сдвига клеевого слоя, Bn, Ln — ширина и длина прокладки, m — количество плоскостей среза болта.
Величина СБ"" составляет 80-907 от
Сб, т.е.:
Сб = (1,1 — 1,2) Сб ".
Таким образом величина зазора 0э равдэ=Сб РБ э 11 12 кл Bn
1,1 0,3...0,4 Fк М П1 Х э
5 экл Bn
Таким образом, в условиях циклического нагружения соединения эксплуатацион10 ной нагрузки Рэ происходит выбор зазора между стержнем крепежного элемента (болта) и стенкой отверстия под него, а при нагрузках, превышающих Рэ, т.е, близких к статическим разрушающим, происходит
"5 включение в работу на срез всех рядов крепежных элементов, по традиционной схеме многорядного соединения.
Таким образом, первый ряд крепежных элементов является не паразитным, а спо20 собствует повышению статической прочности соединения на срез крепежных элементов, а следовательно, и долговечности соединения. Либо данное решение позволяет при одинаковой прочности
25 соединений уменьшить количество рядов болтов (либо их диаметр), т.е. снизить массу соединения, Предлагаемое изобретение целесообразно использовать для многорядных бол30 товых соединений листовых деталей, Поскольку болты в самолетостроении изготавливают из сталей типа ЗОХГСА, ЗОХГСНА или титана BT — 16, то для изготовления прокладок целесообразно использование этих же материалов. Для приклейки прокладок можно рекомендовать клеи типа ВК-9, ВК30-32 и т.п.
Формула изобретения
Соединение деталей. по авт. св. М
1355780, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения долговечности путем повышения статической прочности соединения, величина зазора между стержнем крепежного элемента и стенкой отверстия
45 соединяемой детали равна
50 где 6э- величина зазора;
Екр — площадь на срез крепежного элемента„
t - временное сопротивление срезу материала болтов;
Gêë — модуль сдвига клеевого слоя;
Вп — ширина прокладки, а в ответной присоединяемой детали крепежные элементы установлены с натягом.
Составитель Н.Ефремова
Редактор С.Патрушева Техред M,Ìoðãåíòàë Корректор М.Демчик
Заказ 4455 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
