Соединение деталей

 

Использование: в машиностроении при изготовлении многорядных срезных болтовых соединений. Сущность изобретения: соединение деталей содержит установленные в отверстиях соединяемых деталей в несколько рядов крепежные элементы. Крепежные элементы первого относительно места приложения нагрузки на соединяемую деталь ряда установлены под определенным углом в продольной плоскости соединения в сторону, противоположную месту приложения на эту деталь нагрузки. 4 ил.

СО )3 СORE.1 < КИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s»s F 16 8 5/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4918276/27 (22) 12,03.91 (46) 30,04.93. Бюл. ¹ 16 (71) Харьковский авиационный институт им.

Н.E.ÆóêîBcêoãî (72) Э.Н.Румянцев, А.Г.Шаманов и В.Г.Бабичев (56) Авторское свидетельство СССР № 1548540, кл. F 16 В 5/02, 1990. (54) СОЕДИНЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ (57) Использование: в машиностроении при

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

Цель изобретения — повышение надежности соединения путем увеличения его усталостной долговечности, На фиг. 1 дана конструкция и характер эксплуатационного нагружения односрезного болтового соединения, вид с боку; на фиг.

2 — узел I на фиг. 1 (до нагружения соединения); на фиг, 3 — то же, после нагружения соединения в эксплуатации; на фиг. 4 — расчетная схема изгиба крайнего ряда болтов.

Разработанное соединение деталей 1, 2 .предлагает их скрепцение болтами 3, установленными в несколько рядов в отверстия соединяемых деталей. Усталостное разрушение соединения происходит по сечениям в районе выполнения первых, относительно места приложения нагрузки на соединяемую деталь, Так. например, деталь 1 разрушается по сечению А А, а деталь 2 — по

„.,50„„1812348 Al изготовлении многорядных срезных болтовых соединений. Сущность изобретения: соединение деталей содержит установленные в отверстиях соединяемых деталей в несколько рядов крепежные элементы. Крепежные элементы первого относительно места приложения нагрузки на соединяемую деталь ряда установлены под определенным углом в продольной плоскости соединения в сторону, противоположную месту приложения на эту деталь нагрузки. 4 ил. сечению Б-Б (фиг. 1). Крайний ряд болтов 4 установлен с наклоном в продольной плоскости соединения в сторону от нагрузки причем угол наклона оси болта равен Л (фиг. 2). При нагружении соединения в эксплуатации силой Рэ происходит изгиб болтов, его продольная ось под нагрузкой выравнивается, уменьшается и неравномерность напряжений смятия по стенкам отверстий под крайние болты, Наиболее рациональной величиной наклона болтов до нагружения соединения следует считать такую, при которой после нагружения соединения ось болта занимает перпендикулярное вектору нагружения положение. Обеспечение равномерной эпюры напряжений смятия по месту вероятного усталостного разрушения соединения способствует уменьшению концентрации напряжений на стенке кромке нагруженного болтом отверстия, а техническая эффективность соединения ho критерию

1812348 (6) 10 где o« — допустимые напряжения смятия по стенке отверстия. Для болтовых соединений можно принять о« = оэ, где о — временное сопротивление материала соединяемой

15 детали.

Величина эксплуатационной нагрузки на соединение выбирается в долях от разрушающей:

М(ТХ1

Это (снижение) объясняется реализацией необходимого ресурса соединения. Для болтовых соединений можно принять: К, =

25 =0,3-0,4. С учетом выражений (5 — 7) окончательную величину угла установки болта крайнего ряда можно выразить:

30 Л1— л4 б= 64 (2) ЕБ 1Б где бБ — диаметр болта.

Угол поворота стержня болта под нэ- 35 грузкой цб: (8) ЛГ = V = — f фф а х = (3) 40 у ЦБХ g5Х +

2 ЕБ!Б 6 ЕБ Ib где С вЂ” неизвестная постоянная. Определим

С из условия жесткого защемления болта в 45 теле детали 2, т.е. при х = 8>, ЛР = О. Тогда:

6ЕБ tP (4) 50

РБ КБ Рэ

qadi= д —, =- — „--- — (5) усталостной долговечности будет наибольшей.

Представим расчетную схему нагружения крайних болтов в виде балки, защемленной в одной из соединяемых деталей, например 2 (фиг. 4). Тогда балка будет иметь длину ä1, диаметр бБ. нагрузку цБ, распределенную по длине. Поскольку угол установки крайнего болта мал будем считать, что продольная ось болта после его деформирования прямолинейна Об — Об, Расчет болта ведем от противоположного: предположим, что болт установлен без наклона, тогда посл его нагружения он повернется на угол в сторону нагрузки. Этот угол близок или равен тому, при котором установленный под углом Ж" болт возвращается в перпендикулярное положение.

Уравнение упругой оси болта как балки: где M(x) — величина изгибающего момента по длине болта; ЕБ — нормальный модуль упругости материала болта; 1Б — момент инерции болта относительно поперечной оси, Определим распределенную нагрузку на болт: где P — величина эксплуатационной нагрузки нэ соединение: Рг. - нагрузка нэ крайний болт: и ч! .f .ЛО рялОР бе птахе в сп хдинении.

К =- 1,1 — 1,2 — коэффициент. учитывающий неравномерность загрузки крайних болтов по отношению к внутренним. Величина разрушающей нагрузки на соединение для болтовых соединений определяется допустимым уровнем напряжений смятия по стенке отверстия под болт:

Рразр.= « оБ д1 и, Рэ = Кэ Ррээр. (7) Т.о. разработанное соединение деталей по сравнению с прототипом позволит в зависимости от геометрических и механических параметров соединения выявить рациональный угол установки болта крайнего ряда и обеспечить наибольший технический эффект решения по критерию усталостной долговечности, Разработанное соединение деталей позволит в 1,2-1,4 раза повысить усталостную долговечность болтового соединения, Это повысит срок службы соединения нэ 5-10%, либо его надежность, что принесет при эксплуатации соединения экономический эффект, Формула изобретения

Соединение деталей, содержащее установленные в отверстиях соединяемых деталей ряды крепежных элементов, при этом крепежные элементы первого ряда относительно места приложения на соединяемую деталь нагрузки установлены наклонно в продольной плоскости соединения в сторону, противоположную месту приложения на эту деталь нагрузки, о т л и ч э ю щ е е я

1812348 тем, что, с целью повышения срока службы, угол наклона первого ряда крепежных элементов равен (0,33 — 0.48 ) Ов (Is 4

6 б где о — временное сопротивление материала соединяемой детали по первому относительно места приложения нагрузки на деталь ряду болтов; дь — диаметр болтов крайнего ряда: д1 — толщина детали по первому относительно места приложения нагрузки на деталь ряду болтов;

Es — нормальный модуль упругости материала болтов первого ряда; ! в — момент инерции болтов первого ряда относительно поперечной оси.

ФИГ З

ФИГ.2

Составитель Э.Румянцев

Редактор Л.Народная Техред M.Моргентал Корректор M.Êóëü

Производственно издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1566 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5