Устройство для стыкового соединения стержневых деталей

 

Использование: в машиностроении, в частности в космической технике для соединения элементов стержневых конструкций в условиях открытого космоса. Сущность изобретения: втулка из пластичного материала размещена во втулке из материала с эффектом памяти формы. Между втулками установлен электронагревательный элемент и изолирующие трубчатые прокладки. Нагревательный элемент нагревает наружную и внутреннюю втулки. При температуре мартенситного превращения наружная втулка сжимается, обжимая внутреннюю втулку, а последняя обжимает соединяемые детали. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1 733734А1 (я)5 F 16 В 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4827465/27 (22) 22.05.90 (46) 15.05.92. Бюл. ¹ 18 (71) Московский авиационный институт им.

Серго Орджоникидзе (72) Ю.К. Сычев и А.Г. Уткин (53) 621.757 (088.8) (56) Тихонов А.С., Герасимов А.П. Применение эффекта памяти формы в современном машиностроении. М.: Машиностроение, 1981, с. 62, рис. 50. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТЫКОВОГО СОЕДИНЕНИЯ СТЕРЖНЕВЫХ ДЕТАЛЕЙ

Изобретение относится к машиностроению, в частности к космической технике, и может быть использовано для соединения элементов конструкции, например трубопроводов, стержневых конструкций в условиях открытого космоса.

Известны устройства для соединения элементов конструкции, в которых используются втулки, изготовленные из материала, обладающего эффектом памяти формы (ЭПФ), например ТН-1, ТН-1К и др, Для образования соединения перед установкой на соединяемые элементы втулки из материала с ЭПФ деформируют, увеличивая их диаметр в пределах 7 — 10%. После установки на соединяемые элементы конструкции втулки нагревают до температуры мартенситного превращения (для ТН-1 130 С), Стремясь восстановить свою первоначальную форму, втулка обжимает соединяемые элементы конструкции, создавая напряже(57) Использование: в машиностроении, в частности в космической технике для соединения элементов стержневых конструкций в условиях открытого космоса. Сущность изобретения: втулка из пластичного материала размещена во втулке из материала с эффектом памяти формы. Между втулками установлен электронагревательный элемент и изолирующие трубчатые прокладки. Нагревательный элемент нагревает наружную и внутреннюю втулки. При температуре мартенситного превращения наружная втулка сжимается, обжимая внутреннюю втулку, а последняя обжимает соединяемые детали, 3 ил. ния, величина которых обратно пропорциональна степени восстановления формы.

Однако после остывания втулки напряжения в материале исчезают и сжимающие усилия на соединяемые элементы конструкции стремятся к нулю. Поэтому между втулкой из материала с ЭПФ и соединяемыми элементами конструкции устанавливают втулку из пластичного материала, которая, деформируясь под действием наружной втулки обеспечивает прочное неразъемное соединение.

В известных устройствах для соединения элементов конструкции нагрев втулки из материала с ЭПФ осуществляют с помощью автономного нагревательного прибора, Это является существенным недостатком, так как такие нагревательные приборы не могут быть универсальными, обладают низким КПД, их монтаж для обеспечения равномерного нагрева втулок дол1733734

20 жен осуществляться с высокой точностью и поэтому имеет большую трудоемкость.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является муфта для соединения трубопроводов, предложенная фирмой Roychem Corporation. Муфта состоит из двух посаженных одна в другую втулок. Наружная гладкая цилиндрическая втулка изготовлена из материала с ЭПФ, внутренняя — из пластичного металла. После нагрева до температуры мартенситного превращения материала наружная втулка обжимает внутреннюю, имеющую две пары кольцевых зубцов, которые в зоне контакта с трубопроводами сминаются, образуя прочное герметичное соединение.

Основными недостатками известного устройства являются высокая трудоемкость и энергоемкость образования соединения.

В ряде случаев, например при выполнении большого количества соединений в условиях открытого космоса, ограничение энергопотребления и времени выполнения операции имеет первостепенное значение, Высокая трудоемкость операции обуславливается необходимостью точного взаимного расположения муфты и нагревательного прибора, который должен обеспечивать равномерный нагрев втулки из материала с

ЭПФ. В случае неравномерного нагрева возможен недогрев или перегрев части втулки, что повлечет ее коробление и образование некачественного соединения. Так как нагрев муфты осуществляется через наружную поверхность муфты, то на повышение ее температуры расходуется 50 — 60 4 энергии, потребляемой нагревательным прибором. Остальная часть энергии тратится на нагрев элементов самого нагревательного прибора и окружающей среды.

Цель изобретения — снижение трудоемкости и энергоемкости процесса соединения деталей.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для стыкового соединения стержневых деталей снабжено электронагревательным элементом, установленным между втулками и двумя изолирующими трубчатыми прокладками, одна из которых беззазорно установлена между внутренней втулкой и электронагревательным элементом, а другая — беззазорно между нагревательным элементом и наружной втулкой.

На фиг. 1 представлено устройство, общий вид; на фиг. 2 — то же, поперечное сечение; на фиг. 3 — развертка нагревательного элемента.

Устройство содержит выполненную из материала с ЭПФ наружную втулку 1, изо25

55 лирующую трубчатую прокладку 2, беззазорно установленную между втулкой 1 и электронагревательным элементом 3, который через беззазорно установленную изолирующую прокладку 4 охватывает внутреннюю втулку 5, выполненную из пластичного металла.

Нагревательный элемент 3 через гибкий провод 6 соединяется со штекером 7 электропитания, Нагревательный элемент 3 может быть выполнен в виде спирали из нихромовой проволоки или фигурной ленты из фольги (фиг. 3). В качестве материала для электроизолирующих прокладок 2 и 4 могут быть использованы стеклоткань или пластины из слюды.

Для обеспечения беззазорного контакта элементов устройства сборку устройства осуществляют следующим образом.

После деформации наружной втулки 1 (дорнирование, раскатка), увеличивающей ее диаметр, устанавливают в нее изолирующие прокладки 2 и 4 и нагревательный элемент 3, затем — внутреннюю втулку 5, после чего производят нагрев устройства, В момент начала деформации наружной втулки 1 производят отключение электропитания, Сжимаясь на 1 — 27, втулка из материала с

ЭПФ стягивает все элементы устройства, не деформируя при этом внутреннюю втулку, Для образования соединения элементов конструкции, например трубопроводов, через штекер 7 подается электропитание (27 В) на нагревательный элемент 3. Нагреваясь до температуры 700

С, нагревательный элемент 3 за счет контактной теплопередачи и излучения в инфракрасной области разогревает наружную 1 и внутреннюю 5 втулки. При достижении температуры мартенситного превращения материала наружной втулки 1 начинается ее деформация — сжатие, которое через прокладки 2. и 4, выполненные из стеклоткани или тонких слюдяных пластин, хорошо работающих на сжатие, и нагревательный элемент, выполненный в виде ленты из нихромовой фольги толщиной 0,05 мм, передается на внутреннюю втулку 5. При деформации втулки 5 кольцевые выступы сминаются после контакта с соединяемыми элементами конструкции 8, за счет чего достигается прочность и герметичность соединения, При правильном выборе конструктивных параметров устройства обеспечивается равнопрочность соединения сечению элементов конструкции 8, По сравнению с известным предлагаемое устройство для стыкового соединения

1733734 фиг. Z стержневых деталей с размещением нагревательного элемента между втулкой из материала с ЭПФ и внутренней втулкой не требует изготовления специального нагревательного устройства и его точной установки относительно других элементов соединения, В результате снижается трудоемкость выполнения соединения. Кроме того, снижается энергоемкость выполнения операции, так как потребляемая энергия расходуется только на нагрев непосредственно втулок. Излучение энергии с внешней поверхности втулки из материала с ЭПФ при температурах мартенситного превращения (130 С) несоизмеримо мало с энергией, потребляемой устройством.

Формула изобретения

Устройство для стыкового соединения стержневых деталей, содержащее втулку из материала с эффектом памяти формы и раз5 мещенную в ней втулку из пластичного материала, отличающееся тем,что,с целью снижения трудоемкости и энергоемкости процесса соединения деталей, оно снабжено электронагревательным элемен10 том, установленным между втулками, и двумя изолирующими трубчатыми прокладками, одна из которых беззазорно установлена между внутрен ней втулкой и электронагревательным элементом, а дру15 гая- — беззазорно между нагревательным элементом и наружной втулкой.