Способ сборки болтовых соединений силовых конструкций летательных аппаратов



Способ сборки болтовых соединений силовых конструкций летательных аппаратов
Способ сборки болтовых соединений силовых конструкций летательных аппаратов

 


Владельцы патента RU 2635304:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") (RU)

Изобретение относится к авиастроению, в частности к способам сборки силовых агрегатов и элементов конструкции из алюминиевых сплавов с помощью болтов. Способ заключается в том, что болт в отверстие соединяемых деталей устанавливают по скользящей посадке, головку болта вместе с соединяемыми деталями помещают на поддержку, а на законцовку болта устанавливают пуансон, так чтобы рабочая часть пуансона касалась поверхности соединяемых деталей, диаметр рабочей части пуансона выбирают равным диаметру головки болта, радиальный натяг создают путем пластического деформирования материала соединяемых деталей вокруг болта пуансоном и головкой болта на прессе усилием, направленным вдоль оси болта, по величине равным или меньшим нормированному усилию прессовой клепки заклепок, по форме и размеру аналогичных болту. Использование предлагаемого способа сборки болтовых соединений в серийном производстве авиационной техники позволит увеличить ресурс летательных аппаратов. 1 ил.

 

Изобретение относится к авиастроению, в частности к способам сборки силовых агрегатов и элементов конструкции из алюминиевых сплавов с помощью болтов.

Известен способ повышения усталостной долговечности болтовых соединений за счет увеличения осевого натяга, то есть увеличения момента затяжки гаек (Технология выполнения высокоресурсных заклепочных и болтовых соединений в конструкциях самолетов. А.И. Ярковец, О.С. Сироткин, Ф.А. Фирсов, Н.М. Киселев. - М.: Машиностроение, 1987 г. - 192 с., ил.). Согласно этому способу, принятому за аналог, увеличение осевого натяга увеличивает площадь контактируемых поверхностей вокруг отверстий под болты в соединяемых деталях и силу их прижатия друг к другу; что приводит к увеличению силы трения между соединяемыми элементами, уменьшению концентрации напряжений по отверстиям и разгрузке расчетных сечений. В результате имеет место определенное увеличение ресурса болтового соединения. Однако величина осевого натяга при этом ограничена прочностью резьбовой части болта. При приложении переменной эксплуатационной нагрузки осевой натяг может уменьшаться. Кроме того, может произойти усталостное разрушение по резьбе.

В настоящее время основным способом повышения ресурса конструкций летательных аппаратов из алюминиевых сплавов является установка болтов с радиальным натягом 1÷1,2% (Технология выполнения высокоресурсных заклепочных и болтовых соединений в конструкциях самолетов. А.И. Ярковец, О.С. Сироткин, Ф.А. Фирсов, Н.М. Киселев. - М.: Машиностроение, 1987 г. - 192 с., ил.) Такие болты из титановых сплавов изготавливают на высадных автоматах с высокой степенью точности. Болты имеют выступающую плоскую, потайную коническую или шестигранную головки, цилиндрическую часть с заходным конусом, резьбовую законцовку для установки гайки с шайбой или ребристую законцовку для напрессовки замыкающей втулки из деформируемого алюминиевого сплава. Разновидностью болтов с высоким радиальным натягом являются болт-заклепки и стержень болт-заклепки (ОСТ 1 12337-78. Стержни болт-заклепок с плоскоскругленной головкой из титанового сплава ВТ-16).

Установку болтов производят по прессовой посадке П2. Конус на цилиндрической части болта предназначен для облегчения выполнения прессовой посадки. Диаметр цилиндрической части болта должен быть больше диаметра отверстия на величину Δ. Во время запрессовки болта в месте перехода конической заходной части в цилиндрическую часть болта из-за разницы диаметров болта и отверстия на величину Δ возникает кольцевая область пластического деформирования стенок отверстия, так называемый наплыв.

Перед запрессовкой болта пакет соединяемых пластин должен быть сжат, так как при прохождении наплыва может произойти раздвижение пластин.

По окончании запрессовки болта в результате получают увеличение диаметра отверстия до диаметра болта, упрочнение тонкого слоя всей поверхности отверстия и упругие остаточные напряжения сжатия в материале соединяемых пластин вокруг отверстия.

Основным недостатком данного технического решения являются технологические трудности выполнения заданного радиального натяга в серийном производстве. Так, например, при точности выполнения по второму классу при диаметре отверстия в соединяемых деталях dот=10A2 диаметр цилиндрической части болта dбл при 1% радиальном натяге должен быть dбл=10,1С2. Этот размер гарантированно обеспечен отлаженной технологией производства болтов на высадных автоматах. Изменение диаметра отверстия dот в соединяемых деталях в пределах ±0,01 мм повлечет изменение радиального натяга в пределах ±10%. Выполнение отверстий по классу точности А2 включает следующие технологические операции: сверление, зенкерование, развертывание, протяжку, дорнирование и зависит от квалификации исполнителя. Из сказанного выше можно заключить, что при серийной сборке болтовых соединений с высоким радиальным натягом получить заданный натяг с высокой степенью точности практически невозможно.

Задачей и техническим результатом изобретения является разработка способа сборки болтовых соединений с повышенным стабильным радиальным натягом, который позволит увеличить усталостную долговечность соединения по сравнению с известными способами и упростить технологию сборки.

Решение задачи и технический результат достигаются тем, что в способе сборки болтовых соединений силовых конструкций летательных аппаратов, включающем установку болтов в соединяемые детали, создание радиального натяга, установку шайб и закручивание гаек нормированным моментом, болт в отверстие устанавливают по скользящей посадке, головку болта вместе с соединяемыми деталями помещают на поддержку, со стороны законцовки болта устанавливают пуансон так, чтобы рабочая часть пуансона касалась поверхности соединяемых деталей, диаметр рабочей части пуансона выбирают равным диаметру головки болта, радиальный натяг создают путем пластического деформирования материала соединяемых деталей вокруг болта пуансоном и головкой болта на гидравлическом прессе усилием, направленным вдоль оси болта, по величине равным или меньшим нормированному усилию прессовой клепки заклепок, по форме и размеру аналогичных болту. Усилие на прессе контролируют по давлению в гидросистеме и воспроизводят с высокой точностью.

На фиг. 1а показана конструктивная схема сборки болтового соединения для болтов с плоской выступающей головкой.

На фиг. 1б показана конструктивная схема сборки болтового соединения для болтов с конической потайной головкой.

Обозначение позиций одинаковое. Болтовое соединение содержит соединяемые детали 1, болт 2, поддержку 3, пуансон 4. Последовательность действий в предлагаемом способе заключается в следующем. В отверстие пакета соединяемых деталей 1 устанавливают болт 2 по скользящей посадке; пакет головкой болта устанавливают на поддержку 3, со стороны законцовки болта устанавливают пуансон 4 так, чтобы его рабочая часть касалась поверхности соединяемых деталей, и на прессе прикладывают усилие Р, достаточное для создания в объеме соединяемых деталей, расположенном вокруг тела болта, над головкой болта и плоской частью пуансона, напряжений, превышающих предел текучести материала соединяемых деталей. Этот объем на фиг. 1а и 1б обозначен двойной штриховкой. Диаметр рабочей части пуансона выбирают равным диаметру головки болта. После снятия усилия Р вокруг тела болта остается поле сжимающих напряжений, которое и обеспечивает высокий радиальный натяг.

Представленные выше действия напоминают прессовую клепку, где усилие клепки ограничено ввиду возможного расклепывания самих соединяемых деталей. Величина этого усилия нормирована для любых видов заклепок. Поэтому было принято решение ограничить величину Р и взять ее равной величине усилия прессовой клепки заклепок аналогичного размера.

Для выявления положительного эффекта предлагаемого изобретения были изготовлены односрезные болтовые образцы и произведены их усталостные испытания. Сборка образцов производилась по трем вариантам.

Вариант 1 - Устанавливались болты по прессовой посадке, устанавливались шайбы, гайки закручивались нормированным моментом.

Вариант 2 - Устанавливались болты по прессовой посадке, на прессе производилось обжатие пакета усилием Р, устанавливались шайбы, гайки закручивались нормированным моментом.

Вариант 3 - Устанавливались болты по скользящей посадке А2С2, на прессе производилось обжатие пакета усилием Р, устанавливались шайбы, гайки закручивались нормированным моментом.

Испытания проводились на электрогидравлической машине при растяжении по циклу, близкому к пульсирующему, на двух уровнях напряжений. Полученные результаты показали увеличение долговечности образцов варианта 2 по сравнению с вариантом 1 в 2 раза, а варианта 3 по сравнению с вариантом 1 - в 2,5 раза.

Для оценки степени радиального натяга по трем вариантам сборки была произведена выпрессовка болтов на испытательной машине с замерами усилия выпрессовки. Оказалось, усилие выпрессовки болтов, установленных по варианту 2, больше усилия выпрессовки болтов, установленных по варианту 1.

Использование предлагаемого способа сборки болтовых соединений в серийном производстве авиационной техники позволит увеличить ресурс летательных аппаратов.

Способ сборки болтовых соединений силовых конструкций летательных аппаратов, включающий установку болтов в соединяемые детали, создание радиального натяга, установку шайб и закручивание гаек нормированным моментом, отличающийся тем, что болт в отверстие устанавливают по скользящей посадке, головку болта вместе с соединяемыми деталями помещают на поддержку, со стороны законцовки болта устанавливают пуансон так, чтобы рабочая часть пуансона касалась поверхности соединяемых деталей, диаметр рабочей части пуансона выбирают равным диаметру головки болта, радиальный натяг создают путем пластического деформирования материала соединяемых деталей вокруг болта пуансоном и головкой болта на гидравлическом прессе усилием, направленным вдоль оси болта, по величине равным или меньшим нормированному усилию прессовой клепки заклепок, по форме и размеру аналогичных болту.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системе крепления электрического прибора на металлической опоре. Система содержит палец (3), выполненный с возможностью прохождения через сквозное гнездо (21) металлической опоры (20) и через металлическую вставку (10) электрического прибора (1) и с возможностью передачи электрического сигнала, и средства (30, 32, 34) изоляции металлической опоры (20), расположенные между металлической опорой (20) и металлической вставкой (10).

Изобретение относится к соединительной технике и направлено на сокращение времени отсоединения крепежного средства. Крепежное средство с дистанционным управлением для разъемного соединения конструктивных элементов с продольной осью и с крепежным телом для введения в крепежное основание.

Изобретение относится к элементу восприятия усилия и к соответствующему приемному элементу и направлено на повышение надежности соединения. Элемент восприятия усилия из полимерного материала для соединения двух деталей содержит полую камеру, по существу, в форме параллелепипеда, содержащую верхнюю стенку и нижнюю стенку, которые соединены боковыми стенками, по меньшей мере четырьмя попарно параллельными плоскими боковыми стенками.

Изобретение относится к конструкции узла с болтовым креплением в турбомашине и к турбомашине и направлено на уменьшение осевого усилия на болт. Конструкция болтового крепления включает в себя первый элемент, имеющий болтовое отверстие; второй элемент, имеющий участок с внутренней резьбой; болт, вставляемый в болтовое отверстие и в участок с внутренней резьбой для крепления первого элемента и второго элемента одного к другому; и гайку, размещаемую на первом элементе, имеющую выпуклый участок, выступающий в сторону второго элемента.

Предлагаемое изобретение относится к ответственным резьбовым соединениям, используемым в машиностроении. Техническим результатом является повышение усталостной прочности соединения.

Изобретение относится к крепежной системе для выполненного с поднутренным участком удерживающего отверстия фасадной плиты и направлено на повышение надежности соединения.

Изобретение относится к авиастроению. Способ сборки крыла из полимерного композиционного материала заключается в соединении носовой, хвостовой средней частей (1,2,3) крыла полками лонжеронов (4) с верхней и нижней панелями болтами (7) и гаечных профилей (6) с плавающими самоконтрящимися гайками из алюминиевых сплавов.

Изобретение относится к скрепляемой конструкции и направлено на повышение жесткости соединения. Скрепляемая конструкция содержит первый элемент, выполненный с внутренней резьбой; второй элемент, выполненный с отверстием; и охватываемый винт, крепящий первый элемент и второй элемент друг с другом и включающий участок внешней резьбы и участок головки, имеющий опорную поверхность.

Изобретение относится к устройствам крепления съемных частей к корпусу. Конусный замок содержит конус с фланцем, закрепленным на отъемной части корпуса самолета, конусное гнездо с фланцем, закрепленным на корпусе самолета, болт, самоконтрящуюся гайку и пружину.

Изобретение может быть использовано для соединения заготовок или деталей, изготовленных из слоистого металлокомпозита, например алюмостеклопластика СИАЛ, содержащего алюминиевые листы и слои термопластичного композита со стекловолокнами различной структуры.

Изобретение относится к авиации. Фюзеляж для стартового разгона использует гидропушку, которая состоит из поперечной трубы, заполненной водой, с радиально расположенными соплами на концах.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям самолетов. Хвостовая часть самолета содержит каркас с обшивкой, однокилевое оперение, реактивный двигатель, по меньшей мере одну полую продольно прикрепленную к каркасу консоль с закрепленным на ее конце снизу двигателем.

Группа изобретений относится к авиации. Хвостовая часть самолета (1) содержит опорную конструкцию (14) для поддержки двигателей, проходящую сквозь фюзеляж (6) через два отверстия (18, 18), расположенные с каждой стороны от центральной вертикальной плоскости (Р) самолета.

Изобретение относится к конструкции хвостовой части воздушного или космического судна, в частности, к конструкции хвостовой части, которая непосредственно примыкает к отсеку фюзеляжа воздушного или космического судна.

Изобретение относится к авиационной технике и может быть использовано для монтажа авиационных двигателей на летательных аппаратах. .

Вертолет // 2282564
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к конструкциям вертолетов. .

Изобретение относится к области авиации. .

Изобретение относится к области авиационной техники, в частности к устройствам для крепления двигателей к летательным аппаратам (л.а.), преимущественно к одномоторным самолетам.
Наверх