Соединение деталей

(5)5 Г 16 В 5/00 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР Ы"ЙВЗВ 1 МЛаЯЯ. БМЮЮМ БИБЛИОТЕКАТ ИЯ Е ИЗОБР ВИДЕТЕЛ ЬСТВУ О НИ АВТОРСКО ность изобретения: соединение деталей, со.держащее стержень, тонкостенную оболочку из композиционного материала и поперечные скрепляющие их элементы в виде шипов, связанных со стержнем и разме щенных в теле оболочки, снабжено скобами из композиционного материала, в которых размещен стержень,и двумя ребрами жесткости, расположенными вдоль стержня на стыках перекладин и полок скоб, причем полки скоб выполнены за одно целое с ши,пами, Использование изобретения позволяет получить нераэъемное, соединение с высокой несущей способостью. 13 ил,(21) 4853775/27 (22) 24,07,90 (46) 23.08.92, Бюл. М (71) Конструкторско ния (72) Н,Ф,Абдулли В.И,Краснов, О.Л,Пеев(56) Авторское свиде 31е бюро машинострое/. Н. Вал ыгин, и Р,С,Зиновьна, В рооскии ельство СССР М 742244, кл. В 63 В 5/24, 1978,54) СОЕДИНЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ57) Использование; для неразъемно инения неметаллических деталей го сое-" Сущ"Изобретениеотносится кмашинострое- сти шпангоута и орйентйровайных в радинию и может быть использовано для получе- альном направлении;ния нераэъемного соединения. К недостаткам известного соединения неметаллических деталей, например прямо- " следует отнести ограниченную прочность линейного силового стержня с тонкостен- : конструкции, обусловленную низкой прочной оболочкой, ностью закрепления обрезков металличеАнализ техническиххарактеристик тон- ских волокон в кольцевом шпангоуте при костенныхоболочекизкомпозиционных ма- малом шаге осевых пазов; недостаточным териалов (КМ), нагруженных осевыми количеством свободных концов металличесжимающиминагрузками, показал,чтонви- ских волокон, внедренных-в оболочку, при большей несущей способностью при наи- .: большом шаге осевых пазов; низкой адгеменьшей массе обладают оболочки,эией металлических волокон, внедренных в подкрепленные силовым набором, в том ., стенку оболочки, с полимерным материалом числе прямолинейными силовыми стержня-. .; оболочки; нарушением целостности и сними, закрепленными на внутренней поверх- . жением кольцевой прочности подкрепляюностиоболочки в продольном направлении.щего шпангоута при образовании в немИзвестна конструкция соединения де-: осевых пазов; при малой глубине осевых талей - подкрепляющего шпангоута с обо- . пазов недостаточная высота свободных конлочкой из КМ (стеклопластика). Прочностьцов металлических волокон не обеспечивасоединения скрепляемых деталей обеспе-.ет поперечного армирования по всей чивается не только адгезионной связью. а толщине оболочки.также поперечнь(ми скрепляющимИ элеМЕн-. Увеличейие прочности соединения подтами (шипами), выполненными в виде сво-крепляющего набора с оболочкой способстбодных концов металлических волокбн, вует .повышению несущей способности образованных путем крацевания поверхно- конструкции, Этому же содействует сниже-1756668 ние дефектности в оболочке. В то же времяопыт отработки нагруженных оболочек изКМ обнаружил значительные сложности вобеспечении монолитности оболочек, обусловленные производственными несовершенствами процесса изготовления:отклонениями от оптимальных температурно-временных и силовых параметров режима отверждения, разбросом содержаниясмолы в препреге и т.д, Образующиеся воболочке в процессе отверждения макродефекты в виде межслоевых расслоений взначительной степени (в 1,5-2,0 раза) снижают несущую способность подключеннойоболочки,Цель изобретения - разработка конструкции соединения, которая позволила быпОвысить прочность и несущую способность соединения.Поставленнал цель достигается тем, чтосоединение снабжено скобами из композиционного материала, в которых размещенстержень, и двумя ребрами жесткости, рас-положенными вдоль стержня на стыках перекладин и полок скоб, при этом полки скобвыполнены за одно целое с шипами;На фиг, 1 представлена тонкостеннаяподкрепленная оболочка из КМ, общий вид;на фиг. 2 - соединение прямолинейного силового стержня с оболочкой; на фиг. 3 и 4 -прямолинейный силовой стЕржень; на фиг.5 - вид А на фиг. 4; на фиг. 6 - вид Б на фиг,4; на фиг, 7-13 - схемы основных этаповизготовления,Прямолинейный силовой стержень 1 является элементом продольного подкрепляющего набора тонкостенной оболочки 2 изуглепластиканагруженной в процессе эксплуатации осевыми сжимающими силами,Соединение образуетсл путем скРепленияодной стороной 3 (контактной) стержня 1 соболочкой 2 в процессе изготовленияподкрепленного корпуса, Соединение снабжено скобами 4, выполненными изйредварительно пропитаннОго углеродногожгута, Свободные концы полок скоб 4, вц прлненные за одно целое с шипами, выступают над контактной поверхностью 3стержня на величину Л, не превышающуютолщины стенки д отвержденной оболочки,Соединение также снабжено двумл ребра ми 5 жесткости, расположенными вдольстержня на стыке перекладин и полок скоб.При изготовлении соединения образованиезаготовки 2 осуществллется с прокалыванием слоев препрега заготовки вцступающи ми полками скоб 4 до набора толщинызаготовки, При Формовании и отверждениизаготовки образуется стенка оболочки 2 4толщиной д, слои которой армированы впоперечном направлении выступающимиконцами полок скоб 4, При этом осуществляется не только адгезионное соединение5 стержня 1 с оболочкой 2, но и механическое,значительно повышающее прочность связи,Последовательность этапов изготовления нераэьемйого соединения прямолинейного силового стержня с тонкостенной10 оболочкой, На технологическую оправку 6производится выкладка - намотка высокомодульного углеродного препрега, образующего заготовку 7 стержня 1 (фиг.1), Послефиксации и натяжения заготовок 7 посредст 15 вом.стекложгутов 8, намотанных в канавки9, производят обрезку технологических концов заготовки и вворачивают полуоси 10 вторцы оправки (фиг.8). Затем производятнамоткупоперечных слоев жгутового пре- .20 прега 11, образующего заготовку скоб 4.При этом на рабочих поверхностях оправкиукладку жгута 11 ведут под углом й(фиг. 9 и10), а на боковых поверхностях оправки вертикально(для чего на боковых поверхностях25 оправки выполнены полуцилиндрическиеканавки глубиной 0,60-0,80 мм с шагом й,определяющим шаг расположения скоб 4).После установки на оправку ограничиваю.- щей рамки 12 осуществляют укладку пре-30 прега-заготовки 13 боковых ребер 5(фиг.11);После формования и отверждения (фиг,12)образованной заготовки осуществляют разрезку жгутового препрега 11 по осевой линии 0101 (фиг,13) и образование таким35 образом двух прямолинейных силовых стержней (фиг.6). Набор изготовленных стержней укладывается в продольные канавки,образованные в гипсовом подслое металлогипсовой оправки; таким образом, что кон 40 тактная сторона 3 каждого стержнярасгголагается заподлицо с формообразующей поверхностью оправки, а свободныеконцы полок скоб 4 выступают над контактной поверхностью стержня. Послеэтого об 45 разуется заготовка оболочки 2 путемпоследовательного нанесения слоев угле. родного наполнителя, пропитанного полимерным связующим,Экспериментально-технологические50 проработки, проведенные на стадии технических йредложений, позволяют сформулировать последовательность этаповотработки технологических параметров изготовления, при этом произведена количе 55 ственная оценка ряда основныхпараметров, Шаг Ь расположения скоб 4находится в,пределах 15-25 мм, при этомменьшее значение шага не увеличивает эффективность.армирования, в то же времяприводит к излишней травмируемости заго-, одно целое с шипами;"увеличить прочность товки оболочек; большее значение приво- соединения прямолинейногосилового стердит к снижению эффективностижня соболочкой, засчетиспользования кропоперечного армирования, Диаметр жгута, ме адгезионной связи механического образующего скобу 4, должен находиться в 5 скрейления стержня с оболочкой, а также за пределах 0,60-0,80 мм, при этом уменьше- счет использования в-Качестве материала ние значения ниже 0,6 мм снижает прочно- пойеречных скрепляющйх элемейтов комсть выступающих полок скоб, а увеличение позиционного материла; повысить прочно- свыше 0,8 мм приводит к значительной раз- стные характеристики материала оболочки, ориентации углеродного наполнителя заго за счет механического скрепления смежных товки оболо зки. Давление формования слоев слоистого композйциоЪного-материаоболочки 2 должно быть на 25-35 выще ла; повысить несуЩую способность подобычного,чтонеобходимодляэффективной крепленной оболочки, за счет снижения опрессовки наполнителя в зоне соединения дефектности и увеличения прочностйсоедистержня с оболочкой, т;е. в зоне трансвер нения; а также за счет повышения продольсального армирования ной жесткости силовых стержней,Проведенные на образцах эксперимен- обеспечиваемого дополнительными бокотальные исследования прочностных и упру-выми ребрами жесткости каждого стержня.гих характеристик материала соединения В настоящее время разработана простержня 1 с оболочкой 2, армированного 20 грамма конструкторско-технологическойотарматурой с приведенными параметрами, работки подкрепленных оболочек из КМ с показывают увеличение сдвиговых характе"целью повышения их массовой эффективнористик на 55-650,; прочности на отрыв в сти и несущей способности. Использование поперечном направлении на 25-ЗОф 6. предложенной конструкции соединения деАрмирование оболочки с такими пара талей является одним из этапов программы. метрами соединения позволяет исключитьдефекты в виде межслоевых расслоений при ф о р м у л а и 3 о б р е т е н и я измерении их методами неразрушающего Соединениедеталей,содержащеестерконтроля (ультразвуковой дефектоскоп УД- жень, тонкостенную оболочку из компози 22 УМ с разрешающей способностью на пло- ЗО цион ного материала и поперечные2щади 20 х 20.мм, по глубине раскрытия нескрепляющие их элементы в виде шипов,менее 0,08 мм)связанных со стержнем и размещенных вТаким образом, использование предло- теле оболочки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, женной конструкции соединения прямоли-. с целью повышения несущей способности нейного силового стержня с тонкостенной. 35 соединения оно снабжено скобами из комоболочкой из КМ позволяет исключить де позиционного материала; в которых размефекты подкрепленной оболочки в виде меж- щен стержень, и двумя ребрами жесткости; слоевых расслбений, за счет поперечного расположенными вдоль стержня на стыках армированиястенкиоболочкивыступающи- перекладин и полок скоб, при этом полки ми койцами полок скоб, выполненных за 40 скоб выполнены за одно целое с шипами.