Способ получения соединения деталей

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИХЕСПУБЛИК 1754 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕЙИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) СПОС ДЕТАЛЕЙ Изобретение относится к машинострое-ке болтов прокладка выпрямляется и реалинию и может быть использовано при изго- зует на стенке крайнего ряда отверстий под товлении многорядных срезных болтовых . болты распор, противоположный эксплуатасоединений повышенного ресурса, УсталО-. ционному. Этоспособствуетповышениюусстная долговечность известных соединений талостной долговечности соединения. во многом определяется уровнем напряже- Однако известный способ не предполагает нийсмятияпостенкамкрайнихрядовотвер- регламентацию величины этого распора в стий под болты, Для снижения уровня, зависимости от геометрических и механиченагруженности крайних отверстий приме- : ских характеристик соединяемых деталей и няют ступенчатые или усовидные соедййе- . болтов, Поэтому вероятность получения ния. Однако эффективность известных - требуемого распора по критериюусталос 1- соединений невысока. Для снижения уров- ной долговечности мала; что ограничивает ня напряжений смятия применяют приклей- техническую эффективность известного ку в районе установки крайних болтов. способа,аэначити его надежность.прокладки из высокопрочного материала,Цель изобретения - повышение срока однако известный способ ограничен в эф- службы соединения путем повышения его фективности, ибо только снижает напряже-:. усталостной долговечности.ние смятия, а не полностью его устраняет;: Для достижения поставленной цели вНаиболееблизкимк предлагаемомуяв- способе получения соединения деталей, .ляется способ получения соединения дета-: включающем иэготовленйе и+1 деталей с лей,которыйпредполагаетустановкумежду рядами отверстий, в высокопрочных просоединяемыми деталями высокопрочной " кладок с рядами отвеРстий между крайними прокладки, имеющей перед установкой рядами отверстий и соседними с ними боль- предварительный изгиб. При осевой эатяж-ше, чем аналогичное расстояние в соединяф(56) Авторское свидетельство СССРМ 1208335, кл. Р 16 В 5/02, 1984.ОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОЕД(57 Использование: в машиностроении, в многорядных среэных болтовых соединениях деталей, Сущность изобретения: иэготавитут им,: ливают детали и прокладки с рядамиотверстий, Расстояние между крайними рядами отверстий и соседними с ними в про- Л, Ниэ- кладке выполняют большим, чеманалогичное расстояние в соединяемых де: . талях на расчетную величину. При этом прокладку изготавливают заданной толщины.Соединяют детали и прокладки в пакет с совмещением всех отверстий,устанавлива- Н ЕНИЯ ют в последние крепежные элементы и пройэводят их осевую затяжку, 5 ил.емых деталях на величину Л Ь, прокладкиизготавливают толщиной 0,15-0,2 от диаметра крепежных элементов крайнего ряда,а величину Ьтп определяют в зависимостиот геометрических и механических характеристик соединяемых деталей, прокладки исоединительных крепежных элементов.На фиг, 1 изображена конструкция многорядного соединения деталей. вид сбоку;на фиг. 2 - фрагмент конструкции соединяемых листов и прокладки до установки соединительных болтов, геометрическиепараметры соединения на фиг, 3 - фрагмент конструкции соединения в районе установки крайних болтов до их затяжки повыноске 1 с фиг. 1; на фиг, 4 - фрагментконструкции соединяемых деталей в районеустановки крайних болтов и параметры напряженного состояния в соединения послезатяжки болтов; на фиг. 5 - конструкциясоединения в районе установки крайнихболтов и параметры напряженного состояния в соединения после приложения на со единение эксплуатационной нагрузки,Разработанный способ получения соединения деталей предполагает выполнениеследующих технологических операций;- раздельное изготовление соединяемых деталей 1, 2 и высокопрочной прокладки 3, причем длина и ширина прокладкиравны длине и ширине самого соединения,а ее толщину определяют иэ соотношениядп = (0,15 - 0,2)бБ 1, . (1)где дБ 1 - диаметр крайнего ряда крепежныхэлементов;- соединение изготовленных деталей впакет, причем прокладку размещают междусоединяемыми деталями, и выполнение отверстий в соединении, причем расстояниемежду крайним отверстием в прокладке исоседним с ним выполняют больше на величину Ь Ь, чем аналогичное расстояние всоединяемых деталях,Ь 1 п=т 1 и; .:.: (2)- совмещение осей всех отверстий всоединяемых деталях и прокладке и установка в них крепежных элементов, например болтов (см, фиг. 3); производят осевуюзатяжку болтов гайками, предварительноустановив на них шайбы, причем затяжкупроизводят, начиная с места наибольшегопрогиба прокладки,При осевой затяжке болтов прокладкана участке крайних рядов начинает выпрямляться и распирает первый относительноместа приложения нагрузки на деталь рядболтов в направлении нагрузки, а второйряд - в противоположную сторону. При этомна стенках отверстий под болты возникают технологические напряжения смятия 4; (см. фиг, 4), Усталостное разрушение приведенного на фиг, 1 соединения происходит по отверстиям первого относительно места прилокения нагрузки ряда отверстий под болты, Так, например, деталь 1 разрушается по сечению А-А, а деталь 2 по сечению Б-Б.При этом на стенках отверстий под крайние болты возника,от эксплуатационные напряжениЯ смЯтиЯ Ом.1(фиг, 5), но, посколькУ на стенках этих ке отверстий действуют техно. логические напряжения от распора болтов 01, то суммарный уровень напряжений в со единении с распорной прокладкой будетменьше на величину предварительно созданных, т. е.:2Осм.1 = Осм,1 - Ок 1 (3)Техническая эффективность разработанного способа будет наибольшей при величине Жч.1 = с 41. В этом случае в условиях эксплу атационного нагружения на стенках крайних отверстий величина напряжений смятия равна нулю и близка к нему. Очевидно, что условие (3) реализуемо при условииР Б=РП(4)где Рп - величина распора болтов прокладкой;Рэ величина нагрузки на крайний болтбез применения прокладки в условиях эксплуатационного нагружения, Величину РэБможно определить из выражения35РВ =1 1 - (5)где М - количество рядов болтов соединения;Р, - величина эксплуатационной нагрузки на соединение,Величийа эксплуатационной нагрузкиРэ выбирается в долях от разрушающей из условия обеспечения соединения требуемых ресурсомэ=Рэ Рразр. (6)где Рэ=0,3-0,4- характерно для самолетостроения;Рраэр - величина разрушающей нагрузки на соединение, Величину разрушающей нагрузки на соединение определяют из условия обеспечения статической прочности соединения на срезРраэр=ГБтгаГпЦ (7) где ГБ - суммарная площадь поперечного 55 сечения крепежных элементов одного ряда;щ - количество плоскостей среза соединения;тК - временное сопротивление срезуматериала соединительных крепежных эле- .ментов. Отсюда величина потребного распора болтов с учетом (5-7)=(0,33 - 0,44) РБ 4и) (8) Из условия обеспечения минимума массы прокладки следует, что она должна иметь минимально возможную толщину. Определим ее из условия ее несущей способности на смятиертСЗБ 1(Гсм.п. где %м,п =1,1 с 4, оВ - временное сопротивление материала прокладки на сжатие.Таким образом толщина прокладки с учетом (8 - 9) определяется как(ОЗЗ -044 РБ 1 В гп ( )а.461ОйУчитывая, что РБ= 4,4 =0,654,лйттолщина прокладки в конечном выражении определяется соотношениемдп = (0,15 - 0,2)ОБ 1 в (11)Распор прокладки вызывает в соединении следующие деформации;растяжение участков соединяемьх деталей;сдвиг первого и второго рядов крепежных элементов;сжатие соединительной прокладки.Очевидно, что при достижении потребной величины распора болтов крайнего ряда эти виды деформаций и должны компенсировать разность шагов крайних рядов отверстий в прокладке и соединяемых деталях, т. е,;, ЬЬ =да +дБ - да, (12)где да, дБ, да - дефоРмации соединениЯ, Деформацию крайних участков соединяемых деталей определяют по выражению)11 1 1Оа ( -О-+ О , - ) Рй (13) где у=1, 2 - эмпирический коэффициент;О - шаг рядов крепежных элементов; Е 1 - модуль упругости материала детали 1;тр - шаг крепежных элементов в одном ряду.Деформацию сдвига крайних рядов крепежных элементов определяют по выражениюдБ = (СБ 1+СБ 2)Р и (14) где сБ 1, СБ 2- податливость на срез первого и второго рядов крепежных элементов;Деформацию сжатия прокладки определяют по выражению тгде Е, - модуль упругости материала прокладки,Таким образом, с учетом всех видов деформаций величина Ь ь определяется повыражению:Ьтп=Р п 1(СБ 1+ СБ 2)+Или с учетом (8)ЬС =(О.ЗЗ 0,44) ЕБТВ "и)(17)Таким образом полученные выражения(11) и (17) позволяютуточнить геометрические параметры прокладки для достижения20 разработанным способом наибольшего технического эффекта по критерию усталостной долговечности,Повышение усталостной долговечностисоединения по сравнению с прототипом по 25 зволяет повысить его надежность, что принесет при эксплуатации изделияэкономический эффект.Ф о р мул а изобретен ияСпособ получения соединения деталей,З 0 включающчй изготовление гп+1 деталей срядами отверстий тп высокопрочных прокладок с рядами отверстий с расстояниеммежду крайними рядами отверстий и соседними с ними большим, чем аналогичное расЗ 5 стояние всоединяемых деталях на величинуЬЬ, соединение деталей и прокладок в пакет с размещением прокладок между деталями и совмещением всех отверстий," установку в отверстиякрепежных элемен 40 тов и их осевую затяжку, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения срока службы путем повышения усталостной долговечности, прокладки изготавливают толщинойд=(0,15-0,2) б Б 1,45 где с)Б 1 - диаметр крепежных элементовкрайнего ряда, а величину ЬЬ определяютиз соотношенияЬ 1 = (О,ЗЗ - 0,44) ГБ4пт50 (Ь 1+СБ 2)+ т ( Е 1 д 1 + Е 2 д Е д -где ГБ - суммарная. площадь поперечного сечения крепежных эл(елтентов крайнего ряда;4 - временное сопротивление срезуматериала крепежных элементов крайнего ряда;тп - чигло прокладок, равное количествуплоскостей среза,СБ 1 и СБ 2 - податливость первого и второго относительно места приложения нагруэки ряда крепежных элементов;у "1, 2 - эмпирический коэффициент; й 1 - шаг рядов крепежных элементов;1 р - шаг крепежных элементов в одном ряду; Е 1 и Е 2 - модули упругости материаласоединяемых листов,Еп - модуль упругости материала прокладки;5 д 1 и д 2 - толщины соединяемых лис-.тов,ставитель Э,Н.Румянцевхред М.Моргентал Корректор Л.Ливринц Фельдма да изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 Заказ 2876 Тираж. По ВНИИПИ Государственного комитетапо изобретениям 113035, Москва. Ж, Раушская на