ES2286451T3 - Fiador de tipo engarce con ranuras de bloqueo y crestas optimizadas, y metodo para diseñarlo. - Google Patents
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Abstract
Un fiador de tipo engarce (10, 10b), que asegura adecuadamente una pluralidad de piezas de trabajo (18, 20, 18b, 20b) entre sí, en una unión de fijación, en una pluralidad de aplicaciones que tienen diferentes requisitos de carga, comprendiendo el fiador (10, 10b): una clavija (12, 12b) seleccionada entre una pluralidad de elementos de clavija de diferentes diámetros, que posee un cuerpo alargado que está localizado en aberturas alineadas (16, 17, 16b, 17b) en las piezas de trabajo (18, 20, 18b, 20b) y termina, en un extremo, en una cabeza ampliada (22, 22b) y, en su extremo opuesto, en una parte ranurada que comprende una pluralidad de ranuras de bloqueo (26, 26b) y crestas (60, 60b), que se extienden circunferencialmente; un collar tubular (14, 14b) seleccionado entre una pluralidad de collares de diferentes materiales, estando el collar (14, 14b) engarzado en las ranuras de bloqueo (26, 26b).
Description
Fiador de tipo engarce con ranuras de bloqueo y
crestas optimizadas, y método para diseñarlo.
La presente invención se refiere a un fiador de
tipo engarce, de dos piezas, que incluye una clavija y un collar,
con el collar adaptado para ser engarzado en ranuras de bloqueo
sobre la clavija, y más en concreto se refiere a fiadores de tipo
engarce, que tienen un diseño optimizado de la ranura de bloqueo y
de la cresta, para su uso en una pluralidad de aplicaciones con una
pluralidad de collares de diferentes materiales y resistencias. El
diseño optimizado de ranura de bloqueo y cresta, puede ser utilizado
en una pluralidad de aplicaciones debido a que las ranuras de
bloqueo y las crestas son capaces de recibir materiales engarzados,
desde collares fabricados de diferentes materiales y resistencias,
durante el engaste. También se proporciona un método para diseñar
un fiador que tiene una geometría de ranura de bloqueo y cresta, que
está optimizada, y se proporciona como una construcción uniforme
para ser utilizada en la pluralidad de aplicaciones con collares de
diferentes materiales y resistencias.
Los fiadores de engarce pueden ser de tipo
tracción o de tipo muñón. Un típico fiador de tipo engarce incluye
una clavija y un collar, con el fiador de tipo tracción teniendo un
cuerpo de clavija que tiene una parte de bloqueo con ranuras de
bloqueo, y una parte de tracción con ranuras de tracción. Las
ranuras de tracción están adaptadas para ser agarradas por dientes
a juego, en mordazas de una herramienta de instalación que tiene un
yunque de engarce adaptado para acoplar con el collar, mediante lo
que puede aplicarse una fuerza axial relativa, entre la clavija y
el collar, para mover el yunque sobre el collar al efecto de
engarzarlo en las ranuras de bloqueo.
Con respecto a los fiadores de engarce de tipo
tracción, la parte de tracción está conectada a la parte de la
ranura de bloqueo, por vía de una ranura de cuello de rotura, de
resistencia reducida, que está adaptada para fracturarse a una
magnitud preseleccionada de fuerza axial de tracción, mayor que la
requerida para engarzar el collar, mediante lo que la parte de
tracción o cola de clavija, será cortada y retirada desde el cuerpo
de clavija, después de completar el engarce. La ranura del cuello de
rotura es de la suficiente resistencia para soportar la alta carga
de tracción para el engarce y, similarmente, las ranuras de tracción
deben ser de la suficiente resistencia para aceptar la carga de
tracción axial, relativa, aplicada por los dientes acoplados del
mandril de mordazas, de la herramienta de instalación. Normalmente
esto requiere que la parte de tracción sea de un diámetro
relativamente grande, para tener el material suficiente que
proporcione la resistencia y el tamaño necesarios para la ranura
del cuello de rotura, y también para inhibir la facturación de las
ranuras de tracción en lugar de la ranura del cuello de
rotura.
rotura.
Un típico fiador de tipo muñón incluye una
clavija y un collar que tiene un cuerpo de clavija, con una parte
de bloqueo con ranuras de bloqueo. La diferencia entre un fiador de
engarce del tipo tracción y otro de tipo muñón, es que el de tipo
muñón no tiene una parte de tracción con ranuras de tracción.
Además, en un sistema de fiador de tipo muñón se utiliza una
herramienta de instalación que tiene un yunque de engarce, adaptado
para acoplar con el collar, al efecto de aplicar una fuerza axial
relativa, entre la clavija y el collar, para mover el yunque sobre
el collar al efecto de engarzarlo en las ranuras de bloqueo, y un
elemento de compensación que se utiliza para acoplar la cabeza de
la clavija.
Las patentes de EE.UU. 6 325 582; 6 233 802; 5
125 778; 5 090 852; 5 049 016; 4 867 625; 4 819 834; 4 472 096; 4
221 152 y 4 208 943 fueron asignadas al cesionario de la presente
invención, o a un predecesor de interés. Todas estas patentes se
refieren a diversos diseños de fiador de engarce, y son
representativas del arte. En el arte previo, típicamente un fiador
era optimizado para un collar concreto para una aplicación concreta.
Además, en el arte previo típicamente los fiadores tenían un solo
rango de agarre. Un solo rango de agarre significa un que un fiador
podía asegurar piezas de trabajo que tengan variaciones en grosor de
0,159 milímetros (1/16 de pulgada).
La técnica de optimización utilizada por la
presente invención se aparta de la práctica del arte previo de
optimización de un fiador, para un collar concreto para una
aplicación concreta. En la presente invención, la geometría de la
ranura de bloqueo y la cresta, se optimiza para su uso en una
pluralidad de aplicaciones, donde las ranuras de bloqueo y las
crestas están, cada una, provistas con la anchura más larga
requerida para una aplicación concreta al efecto de proporcionar,
al sistema de fijación, cargas de prensión y tracción
satisfactorias, y resistencia a fallos, en la pluralidad de
aplicaciones, cuando se rellena las ranuras de bloqueo de diversos
materiales procedentes de diferentes collares de varias
resistencias. Además, la geometría de la ranura de bloqueo y la
cresta, es de una construcción uniforme que se utiliza en la
pluralidad de aplicaciones, lo que permite que las ranuras de
bloqueo y las crestas, para cada diámetro de clavija, sean
fabricadas con herramientas que utilizan una geometría común de
ranura de bloqueo y cresta. Tal enfoque reduce los costes asociados
con el maquinado.
La publicación EP 0 179 431 revela un sistema de
fijación en la forma de un engarce de dos piezas, que incluye una
clavija y un collar, teniendo la clavija ranuras de bloqueo
superficiales, y teniendo el collar un grosor de pared que define
un volumen de materiales, suficiente para proporcionar el llenado en
exceso de las ranuras superficiales, al efecto de proporcionar una
carga de prensión de entre aproximadamente el 85% y el 95% del
límite de elasticidad de la clavija.
Adicionalmente, para cada tamaño de clavija
ciertos collares de diferentes materiales tienen aproximadamente el
mismo diámetro externo, de forma que puede utilizarse una
herramienta de instalación con una geometría uniforme de yunque de
engarce, para engarzar estos collares de diferentes materiales en
las ranuras de bloqueo, al efecto de instalar el fiador de tipo
engarce, en piezas de trabajo para aplicaciones de cizalla,
cizalla/tensión, cizalla compuesta y cizalla/tensión compuesta. Tal
enfoque reduce los costes asociados al trabajo de intercambiar un
yunque de engarce, en la herramienta que se utiliza en tales
aplicaciones.
Además, el fiador de la presente invención tiene
un rango de agarre doble. Agarre doble significa que un fiador
puede sujetar piezas de trabajo que varían su grosor hasta en 0,318
mm (1/8 pulgadas). Tal enfoque incrementa la versatilidad del
fiador.
Es un objetivo de la presente invención
proporcionar un fiador de tipo engarce que tiene un elemento de
clavija, con una geometría de ranura de bloqueo y cresta que está
optimizada, siendo capaz de tener collares de diversos materiales y
resistencias engarzados en las ranuras de bloqueo, con las ranuras
de bloqueo y las crestas siendo de construcción uniforme para cada
diámetro de clavija, para su uso en conexión con collares de
diferentes materiales y
resistencias.
resistencias.
Otro objetivo de la invención es proporcionar un
fiador de tipo engarce que tiene un elemento de clavija, con una
geometría de ranura de bloqueo y cresta que está optimizada, y es
capaz de tener collares de diversos materiales y resistencias
engarzados en las ranuras de bloqueo, donde los diversos materiales
proporcionan al fiador diferentes cargas de prensión y tracción,
para su uso en una pluralidad de aplicaciones.
Otro objetivo más de la invención, es
proporcionar un fiador de tipo engarce que tiene un elemento de
clavija, con una geometría de ranura de bloqueo y cresta que está
optimizada, siendo capaz de tener collares de diversos materiales y
resistencias engarzados en las ranuras de bloqueo, donde ciertos
collares tienen aproximadamente el mismo diámetro externo, que
permite que se utilice una herramienta de instalación común, que
tiene un yunque de engarce con una cavidad de engarce uniforme,
para engarzar estos collares de diferentes materiales en las
ranuras de bloqueo, al efecto de instalar el fiador de tipo engarce
en piezas de trabajo para aplicaciones de cizalla, cizalla/tensión,
cizalla compuesta y cizalla/tensión compuesta.
Otro objetivo más de la presente invención, es
proporcionar un fiador de tipo engarce que tiene un rango de agarre
doble.
Otro objetivo más de la invención, es
proporcionar un método para diseñar un fiador de tipo engarce, con
una geometría de ranura de bloqueo y cresta que está optimizada, y
es capaz de tener collares de diversos materiales y resistencias
engarzados en las ranuras de bloqueo, donde los diversos materiales
proporcionan al fiador diferentes cargas de prensión y tracción,
para su uso en una pluralidad de aplicaciones.
Ciertos objetivos de la invención se consiguen
mediante un sistema de fijación que incluye un fiador, para
asegurar juntas una pluralidad de piezas de trabajo, teniendo el
sistema de fijación un elemento de clavija, que tiene una geometría
de ranura de bloqueo y cresta, que está optimizada. La geometría de
ranura de bloqueo y cresta optimizada, está adaptada para recibir
material engarzado desde una pluralidad de collares de diferentes
materiales y resistencias, para asegurar piezas de trabajo en
diferentes aplicaciones que tienen diferentes requisitos de carga,
donde las ranuras de bloqueo están provistas con la anchura más
larga requerida para los collares de menor resistencia para una
aplicación, o de mayor resistencia para una segunda aplicación, y
las crestas están provistas con la anchura más larga requerida para
los collares de mayor resistencia para la segunda aplicación,
mediante lo que el sistema de fijación proporcionada cargas de
prensión y tracción satisfactorias, y resistencia a fallos en la
pluralidad de aplicaciones, cuando las ranuras de bloqueo están
rellenas con materiales de collar de diferentes resistencias.
Semejante optimización tiene como resultado una minimización global
del tamaño y el peso de los fiadores, con ranuras de bloqueo y
crestas de una construcción uniforme, para ser usadas con collares
de diferentes materiales y resistencias. La geometría de ranura de
bloqueo y cresta para el elemento de clavija, es de una construcción
uniforme que se utiliza en la pluralidad de aplicaciones con uno, o
más, elementos de clavija de un diámetro común. Ciertos collares de
diferentes resistencias están provistos con aproximadamente el
mismo diámetro externo. Semejante construcción permite el uso de
una herramienta de instalación común, que tiene un yunque de engarce
con una cavidad de engarce uniforme que engarza tales collares de
diferentes resistencias, en las ranuras de bloqueo del elemento de
clavija, para instalar el fiador de tipo engarce en piezas de
trabajo para aplicaciones de cizalla, cizalla/tensión, cizalla
compuesta y cizalla/tensión
compuestas.
compuestas.
Se consigue otros objetivos de la invención,
mediante un método de diseñar un fiador para su uso en un sistema
de fijación. El método incluye obtener las necesidades de carga de
prensión y tracción, para una pluralidad de aplicaciones, optimizar
la geometría de ranuras de bloqueo mediante proporcionar las ranuras
de bloqueo con la anchura más larga requerida para los collares de
menor resistencia para una aplicación, o de mayor resistencia para
una segunda aplicación, y optimizar la geometría de crestas mediante
proporcionar a las crestas la anchura más larga requerida para los
collares de mayor resistencia para la segunda aplicación. Este
método permite estandarizar la geometría optimizada de ranuras de
bloqueo y crestas, para el elemento de clavija, para el uso del
fiador de tipo engarce en una pluralidad de aplicaciones, con uno o
más elementos de clavija de un diámetro común. Además se
proporciona ciertos collares de materiales de diferentes
resistencias, con aproximadamente el mismo diámetro externo, que
están adaptados para ser engarzados en las ranuras de bloqueo, al
efecto de proporcionar el sistema de fijación con cargas
satisfactorias de prensión y tracción, y resistencia a fallos en
las aplicaciones de cizalla, cizalla/tensión, cizalla compuesta y
cizalla/tensión compuestas.
Los fiadores de tipo engarce son utilizados para
una variedad de diferentes aplicaciones, incluyendo la unión de
piezas de trabajo de diversos tipos de materiales, con una carga
predeterminada de prensión y tracción. Por ejemplo en aplicaciones
aeronáuticas, las piezas de trabajo pueden ser de un metal ligero
tal como aluminio, o pueden fabricarse de materiales compuestos. El
fiador de tipo engarce de la presente invención, es particularmente
útil debido a que puede utilizarse en relación con la fijación de
piezas de trabajo metálicas, piezas de trabajo compuestas, o
combinaciones de las anteriores. Así, el fiador de tipo engarce de
esta invención es particularmente ventajoso, puesto que puede ser
utilizado en una variedad de aplicaciones debido a la capacidad de
las ranuras de bloqueo, optimizadas, del elemento de clavija, para
ser llenadas con diversos materiales de diferentes collares.
La figura 1 es una vista longitudinal, con
algunas partes mostradas en sección y otras retiradas, de un fiador
de la presente invención, en una disposición de montaje con una
parte de una herramienta, mostrada en su aplicación al fiador antes
de la instalación, y para asegurar piezas de trabajo;
la figura 2 es una vista similar a la de la
figura 1, que muestra el fiador asegurando piezas de trabajo con un
mínimo agarre el herramienta, y con el yunque de engarce de la
herramienta mostrado en la condición acoplada, insta-
lada;
lada;
la figura 3 es una vista similar a la de la
figura 2, que muestra el fiador asegurando piezas de trabajo en un
agarre máximo de la herramienta, y con el yunque de engarce de la
herramienta mostrado en la condición acoplada, insta-
lada;
lada;
la figura 4 es una vista incompleta, tomada en
el área 4 rodeada en la figura 3, de las ranuras de bloqueo de la
clavija;
la figura 5 es una vista incompleta, de una de
las ranuras de bloqueo de la figura 4; y
la figura 6 es una vista en sección, de un
fiador similar al de las figuras 1-3, y siendo el
fiador de tipo muñón en lugar de ser de tipo tracción, y para
asegurar piezas de trabajo de un grosor máximo para el fiador.
Fijándonos ahora en las figuras 1 y 2, se
muestra un fiador 10 que incluye un elemento de clavija 12 y un
collar tubular 14. El elemento de clavija 12 tiene un cuerpo
alargado 15 que se extiende a través de aberturas alineadas 16 y 17
en un par de piezas de trabajo 18 y 20, respectivamente, para ser
aseguradas entre si. Una cabeza sobresaliente agrandada 22 en un
extremo del cuerpo 15, acopla con un lado de la pieza de trabajo 18.
Junto a la cabeza 22, el cuerpo 15 tiene una parte recta 24 que
está adaptada para ser recibida dentro de calibres alineados 16 y
17, con un ajuste en ligera separación o un ajuste con apriete.
Después de la parte recta 24 hay una pluralidad de ranuras anulares
de bloqueo 26, que se extienden circunferencialmente. Una parte de
transición 28 conecta suavemente las ranuras de bloqueo 26 con la
parte recta del cuerpo 24.
Una ranura de cuello de rotura 40 está
localizada junto a las ranuras de bloqueo 26, y define la parte más
débil del cuerpo 15. Una faja recta 42 está localizada entre la
ranura de cuello de rotura 40 y una pluralidad de ranuras de
tracción 44. La faja 42 es de un diámetro reducido en relación con
la parte de cuerpo 24, las ranuras de bloqueo 26 y las ranuras de
tracción 44. Las ranuras de tracción 44 están adaptadas para ser
agarradas por una herramienta 48, que se acciona para colocar el
fiador 10. La herramienta 48 puede construirse, en general, de una
forma conocida por parte de aquellas personas cualificadas en el
arte, de modo que por simplicidad se muestra solo parcialmente.
Brevemente, la herramienta 48 tiene una pluralidad de mordazas 50
adaptadas para agarrar la clavija 12 en las ranuras de tracción 44.
Las mordazas 50 están localizadas en una disposición de boquilla
tubular 52, que está soportada de forma deslizante en un alojamiento
54 de yunque que, en un extremo, termina en una parte 56 de yunque
de
engarce.
engarce.
El collar tubular 14 con forma simétrica, está
adaptado para ser localizado sobre el cuerpo 15 de la clavija y,
con las piezas de trabajo 18, 20 atraídas una hacia otra, estará en
alineamiento radial con parte de las ranuras de bloqueo 26. Con la
activación de la herramienta 48 se ejerce una fuerza axial relativa
entre la clavija 12 el collar 14, que tiene como resultado que la
parte 56 de yunque de engarce, engarza el collar 14 en las ranuras
de bloqueo 26 de la clavija 12. Tras completar el engarce, el cuerpo
15 se partirá en la ranura de cuello de rotura 40, como se muestra
en la figura 2. A continuación, tras el accionamiento suplementario
de la herramienta 48, un elemento 58 de expulsión del collar será
impulsado hacia delante, para expulsar el collar engarzado 14,
desde la parte de yunque 56, concretándose así la instalación. La
figura 3 describe el fiador 10 en una posición acoplada, instalada
con piezas de trabajo 18 y 20, de un máximo agarre, siendo las
piezas de trabajo 18 y 20 de un grosor total máximo del fiador 10.
Las piezas de trabajo 18 y 20 pueden variar su grosor en 0,318 mm
(1/8 pulgadas), y pueden seguir siendo aseguradas entre sí con
enfriador 10 de la presente invención, debido a que el fiador 10
tiene un rango de agarre doble. Tal enfoque incrementa la
versatilidad del fiador 10 para asegurar piezas de trabajo 18 y 20
de grosores
variables.
variables.
Como puede verse en las figuras 4 y 5, las
ranuras de bloqueo 26 y las crestas anulares 60 son de un diseño
único, estando optimizadas para un elemento de clavija de un
diámetro preseleccionado, para su uso en una pluralidad de
aplicaciones con collares 14 de diferentes materiales y
resistencias. La técnica de optimización utilizada por la presente
invención se aparta de las prácticas del arte previo, de utilizar un
fiador para un collar concreto para una aplicación concreta. En la
presente invención, la geometría de la ranura de bloqueo 26 y la
cresta 60, está optimizada para su uso en una pluralidad de
aplicaciones en las que las ranuras de bloqueo y las crestas están,
cada una, provistas con la mayor anchura requerida para una
aplicación específica al efecto de proporcionar, al sistema de
fijación, unas cargas de prensión y tracción satisfactorias, y
resistencia a fallos en la pluralidad de aplicaciones, cuando se
rellena las ranuras de bloqueo con diversos materiales procedentes
de diferentes collares de distintas resistencias. El diseño
optimizado puede ser utilizado para todas las aplicaciones que
impliquen el uso de tal diámetro de clavija, y permite que las
ranuras de bloqueo 26 y las crestas 60 para tal diámetro de
clavija, sean fabricadas con herramientas que utilizan una geometría
común de ranuras de bloqueo y crestas. Tal enfoque reduce los
costes asociados con el
maquinado.
maquinado.
Las ranuras de bloqueo 26 son capaces de recibir
materiales de diferentes resistencias, desde los collares 14,
durante el engarce. Puede considerarse que las ranuras de bloqueo
26, que están separadas por crestas 60, están definidas mediante
una parte de fondo 62 que está conectada, en un extremo, a la parte
de transición delantera 64 y, en el extremo opuesto, a la parte de
transición trasera 66. Para diseñar un fiador de tipo engarce con
ranuras de bloqueo 26 y crestas 60 de una construcción uniforme,
para su uso en una pluralidad de aplicaciones, la longitud de las
ranuras de bloqueo 26 y la longitud de las crestas 60 está, cada
una, optimizada en relación a las necesidades de prensión y carga
para las aplicaciones, para cada diámetro de clavija de los
collares 14 para diferentes materiales. Por ejemplo, se ha utilizado
la tabla 1 para optimizar la longitud de las ranuras de bloqueo 26
y las crestas 60, para cada uno de una pluralidad de diferentes
diámetros de clavija, para su uso con collares de diferentes
materiales, para una pluralidad de aplicaciones.
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(Tabla pasa a página
siguiente)
Con referencia a las cargas específicas de
prensión y tracción requeridas por la tabla 1 para aplicaciones
concretas, las ranuras de bloqueo 26 fueron optimizadas para una
aplicación específica para cada diámetro de clavija, como
sigue.
sigue.
La ecuación 1 define el área de cizalla
disponible para las ranuras de bloqueo 26:
(Ecuación
1)IID_{MAYOR} \ NG_{W} = Área \ de \
Cizalla
donde:
D_{MAYOR} es el diámetro principal de las
crestas 60;
N es el número mínimo de ranuras de bloqueo 26
en el elemento de clavija 12, acopladas por el material engarzado
del collar 14, sobre el rango de agarre del fiador 10; y
G_{W} es la anchura de ranura de las ranuras
de bloqueo 26.
\newpage
La ecuación 2 define la cantidad de carga de
tracción que serían capaces de controlar las ranuras de bloqueo
26.
(Ecuación 2)T x
Área de Cizalla = Carga de
Tracción
donde:
T es la resistencia de cizalla de del material
del collar 14; y
Área de Cizalla es el valor procedente de la
Ecuación 1.
En el caso de la presente invención, la G_{W}
de las ranuras de bloqueo 26 está optimizada para proporcionar la
anchura de ranura más larga para una aplicación específica, que
puede ser utilizada en todas las aplicaciones para las necesidades
de carga de un diámetro de clavija específico. La mayor anchura de
ranura requerida para una aplicación específica, para un diámetro
de clavija específico, se utiliza entonces como la anchura de
ranura estándar para tal diámetro de clavija específico. En ciertas
realizaciones, la G_{W} de las ranuras de bloqueo 26 está
optimizada para aleación de aluminio 2024 T4 en aplicaciones de
cizalla. En realizaciones alternativas, la G_{W} de las ranuras
de bloqueo 26 está optimizada para aleación de titanio 3A
1-2,5 V en aplicaciones de tensión. En general, la
aleación de aluminio 2024T4 es de menor resistencia que la aleación
de acero inoxidable 303 SE y la aleación de titanio 3A
1-2,5 V, y se considera que la aleación de acero
inoxidable 303 SE tiene la misma resistencia que la aleación de
titanio 3A 1-2,5 V. Véase a la tabla 2 expuesta
aquí, para una comparación de propiedades materiales. Típicamente,
las G_{W} de las ranuras de bloqueo 26 de la presente invención
están optimizadas para proporcionar al sistema de fijación una
resistencia igual o mayor del ciento diez por cien (110%) de los
requisitos del cliente para la carga de tracción de una aplicación
concreta.
Después de estandarizar la anchura de ranura
para una aplicación concreta, para un diámetro de clavija
específico, se optimizó las crestas 60 para cada diámetro de
clavija, como sigue.
La ecuación 3 define el área de cizalla
disponible para las crestas 60:
(Ecuación
3)IIC_{D} \ NC'_{W} = Área \ de \
Cizalla
donde:
C_{D} es el diámetro eficaz de cresta, de las
crestas 60, donde C_{D} es aproximadamente igual a D_{MAYOR} -
C_{h};
N es el número mínimo de ranuras de bloqueo 26
en el elemento de clavija 12, acopladas por el material engarzado
del collar 14, sobre el rango de agarre del fiador 10; y
C'_{W} es la anchura eficaz de cresta,
aproximadamente la mitad de la altura de C_{h}.
La ecuación 4 define la cantidad de carga de
tracción que serían capaces de controlar las crestas 60:
(Ecuación 4)T x
Área de Cizalla = Carga de
Tracción
donde:
T es la resistencia de cizalla del elemento de
clavija 12; y
Área de Cizalla es el valor procedente de la
ecuación 3.
Las C'_{W} de las crestas 60 están optimizadas
para cada diámetro de clavija, para ser capaces de resistir fallos
cuando las ranuras de bloqueo 26 están rellenas con un collar 14 de
un material de resistencia relativamente superior, tal como una
aleación de titanio 3A 1-2,5 V en aplicaciones de
tensión. Típicamente, para la mayoría de los diversos diámetros de
clavija del elemento de clavija 12, la G_{W} de las ranuras de
clavija 26 está optimizada para aleación de aluminio 2024 en
aplicaciones de cizalla, y la C'_{W} de las crestas 60 está
optimizada para aleación 3A 1-2,5 V de titanio en
aplicaciones de tensión. Si bien podría considerarse que semejante
enfoque optimiza solo parcialmente el diseño de ranura de bloqueo 26
y crestas 60 del fiador 10, debido a que las ranuras de bloqueo 26
y las crestas 60 están optimizadas para diferentes aplicaciones, sin
embargo las ranuras de bloqueo 26 y las crestas 60 están
optimizadas para su uso a través de una pluralidad de aplicaciones,
debido a que el fiador 10 proporciona cargas de prensión y tracción
satisfactorias, y resistencia a fallos, en la pluralidad de
aplicaciones, cuando se rellena las ranuras de bloqueo 26 de
diferentes materiales de collar 14. En otros casos, donde la
G_{W} de las ranuras de bloqueo 26 y la C'_{W} de las crestas 60
están, ambas, optimizadas para aleación 3A 1-2,5 V
de titanio en aplicaciones de tensión, la G_{W} de las ranuras de
bloqueo 26 no es mayor del diez por ciento (10%) de la anchura de
las ranuras de bloqueo 26, si las ranuras de bloqueo 26 han sido
optimizadas para aleación de aluminio 2024 T4. Si bien podría
considerarse que tal enfoque optimiza por completo el diseño de
ranuras de bloqueo 26 y crestas 60 del fiador 10 para la aplicación
de tensión, debido a que las ranuras de bloqueo 26 y las crestas 60
están, ambas, optimizadas para la misma aplicación, sin embargo las
ranuras de bloqueo 26 y las crestas 60 están optimizadas para su uso
a través de una pluralidad de aplicaciones, debido a que el fiador
10 proporciona cargas de tensión y prensión satisfactorias, y
resistencia a fallos, en la pluralidad de aplicaciones, cuando se
rellena las ranuras de bloqueo 26 con diferentes materiales de
collar
14.
14.
Típicamente, las C'_{W} de las crestas 60 de
la presente invención están optimizadas para proporcionar, al
sistema de fijación, una resistencia igual o mayor al ciento veinte
por ciento (120%) de los requisitos de carga de tracción de un
cliente, para una aplicación concreta para una clavija de diámetro
específico. En la realización preferida de la invención, el
elemento de clavija 12 está fabricado a partir de aleación de
titanio 6A 1-4 V, la G_{W} de las ranuras de
bloqueo 26 tiene la mayor anchura de ranura requerida para que una
aplicación específica proporcione cargas de prensión y tracción
satisfactorias, en todas las aplicaciones para un diámetro de
clavija específico, la C'_{W} de las crestas 60 está optimizada
para evitar fallos cuando se rellena las ranuras de bloqueo 26 con
aleación de titanio 3A 1-2,5 V, y el diámetro de
clavija cae dentro del rango aproximado de 5/32 de pulgada a 1/2 de
pul-
gada.
gada.
Después de que las ranuras de bloqueo 26 y las
crestas 60 están, cada una, optimizadas para una aplicación
específica en cada uno de la pluralidad de diferentes diámetros de
clavija, se selecciona un collar apropiado 14 de un material
preseleccionado y un diámetro externo calculado, para el engarce en
las ranuras de bloqueo 26 al efecto de proporcionar, al sistema de
fijación, cargas de prensión y tracción satisfactorias para una
aplicación seleccionada. Típicamente, un collar 14 fabricado de
aleación de aluminio 2024 se utilizaría en aplicaciones de cizalla,
y un collar 14 fabricado de aleación de acero inoxidable 303 SE o de
aleación de titanio 3A 1-2,5 V se utilizaría en
aplicaciones de cizalla/tensión o tensión. Para obtener la carga de
prensión y tracción deseada para cada una de las aplicaciones, el
diámetro exterior calculado del collar 14 es modificado mediante
experimentación, mientras se mantiene constantes la geometría de
ranura de bloqueo 26 y cresta 60, y el diámetro del cuello (Da en
la figura 1) de la parte de yunque 56 de engarce. A través de
experimentación, el diámetro externo de los collares modificados 14
de diferentes materiales tiene solo ligeras variaciones en el
diámetro externo, que permiten que el collar modificado 14 sea
engarzado en las ranuras de bloqueo 26, con un yunque 56 de engarce
que tiene una cavidad uniforme de yunque de engarce, para
aplicaciones de cizalla, cizalla/tensión, cizalla compuesta y
cizalla/tensión compuesta. Se ha encontrado que un collar 14 de
aproximadamente el mismo diámetro externo, no trabaja bien en
aplicaciones de tensión y tensión compuesta. Por lo tanto para
aplicaciones de tensión y tensión compuesta se utiliza un collar 14
de diámetro externo mayor, y un yunque 56 de engarce diferente.
Tal porción uniforme 56 de yunque de engarce,
proporciona al cliente el beneficio adicional de poder instalar
collares 14 con una herramienta de instalación 48 común, para muchas
aplicaciones para un diámetro de clavija concreto. Esta
característica proporciona, al cliente del fiador 10, el beneficio
de necesitar mantener solo existencias de una sola herramienta, con
una parte uniforme 56 de yunque de engarce, para un diámetro de
clavija específico, para su uso en aplicaciones de cizalla,
cizalla/tensión, cizalla compuesta y cizalla/tensión compuesta. Un
enfoque semejante minimizaría el tiempo que requiere un operario
para cambiar los yunques de engarce, en herramientas para su uso en
otras aplicaciones, para un diámetro de clavija específico. Como
puede apreciarse, debido a un enfoque semejante los ahorros de
trabajo para un usuario final serían sustanciales.
Los requisitos de carga provistos en la tabla 1,
para diseñar el sistema de fijación de la presente invención,
serían útiles para todo el rango de requisitos de carga para
aplicaciones de cizalla, cizalla/tensión y prensión para su uso en
el campo de la aviación comercial y militar, debido a que ambos
tipos de aviación tienen requisitos similares de rango de carga
para aplicaciones de cizalla, cizalla/tensión y tensión. Por lo
tanto, el sistema de fijación de la presente invención sería,
adicionalmente, valioso para su uso en aplicaciones de aviación
comercial y mili-
tar.
tar.
Como puede verse fácilmente a partir de la tabla
1, puede utilizarse diferentes materiales de collar, con el diseño
optimizado de ranura de bloqueo 26 y cresta 60, para cada diámetro
de clavija, en aplicaciones de cizalla, cizalla/tensión o tensión,
para obtener una variedad de cargas de prensión y tracción. Debe
notarse que las diferentes aplicaciones pueden necesitar más, o
menos, ranuras de bloqueo 26 que las otras aplicaciones. En todo
caso para un diámetro de clavija específico, la geometría de ranura
de bloqueo 26 y cresta 60 permanece constante. Además, para los
fiadores de engarce de tipo tracción, aplicaciones diferentes
necesitarían ranuras de cuello de rotura 40, adaptadas para
fracturarse a diferentes magnitudes de la fuerza de tensión axial,
en base a los requisitos de carga de engarce para una aplicación
concreta. A la inversa, los fiadores de tipo muñón no tendrían la
limitación de la ranura del cuello de rotura, debido a que tales
fiadores no tienen una ranura de cuello de rotura. Además puede
haber algunas aplicaciones en las que podría utilizarse un mandril
desmontable, en lugar de una cola de clavija fraccionable, o una
herramienta con un mecanismo externo roscado y/o un mandril roscado
para un mecanismo interno, como se muestra en la patente de EE.UU. 5
604 968. En la realización preferida de la invención, las ranuras
de bloqueo 26 optimizadas para cada diámetro de clavija, son
capaces de recibir un collar 14 de diversos materiales, tales como
aleaciones de titanio, acero y aluminio para diversas aplicaciones.
Como puede apreciarse, los collares 14 de diferentes materiales
proporcionan una variedad de cargas preseleccionadas de prensión y
tracción, para las ranuras de bloqueo 26 y crestas 60 optimizadas,
de un diámetro de clavija específico.
\newpage
La tabla 1 se refiere a la fijación de piezas de
trabajo 18 y 20 de metal, como puede ser aluminio. Debe entenderse
que podría proporcionarse una tabla similar de valores para
aplicaciones en que las piezas de trabajo 18 y 20 estuvieran
fabricadas de un material compuesto. Si bien el collar 14 se muestra
como un collar tubular 14 en las figuras 1-3 para
asegurar piezas de trabajo 18 y 20 de metal, podría utilizarse un
collar de tipo rebordeado para asegurar piezas de trabajo
fabricadas de materiales compuestos. Además, si bien en la tabla 1
se dirige en concreto la atención a collares fabricados de aleación
de aluminio 2 024 T4, aleación de titanio 3A 1-2,5
V y aleación de acero inoxidable 303 SE, una persona cualificada en
el arte apreciará que podría utilizarse otras aleaciones de
aluminio, otras aleaciones de titanio, otras aleaciones de acero u
otras aleaciones metálicas para los collares 14, con una clavija 12
que tenga ranuras de bloqueo 26 y crestas 60 de geometría uniforme,
y proporcionarían diferentes cargas de tracción y prensión para
aplicaciones de cizalla, cizalla/tensión, tensión u otras.
Los siguientes ejemplos demuestran la magnitud
de las resistencias de cizalla y tracción entre aplicaciones de
cizalla, cizalla/tensión y tensión.
Ejemplo
1
Como puede verse a partir del ejemplo 1, la
proporción de resistencias de cizalla entre aplicaciones de cizalla
y tensión es de aproximadamente del 64%, y la proporción de
resistencias de tracción entre aplicaciones de cizalla y tensión es
de aproximadamente el 61%.
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(Tabla pasa a página
siguiente)
\newpage
Ejemplo
2
Como puede verse a partir del ejemplo 2, la
proporción de resistencias de cizalla entre aplicaciones de cizalla
y tensión es de aproximadamente el 65%, y la proporción de
resistencias de tracción entre las aplicaciones de cizalla y
tensión es de aproximadamente el 50%.
Además, como puede verse a partir de la figura 5
el fiador de la presente invención está también definido por las
siguientes relaciones:
- P es igual a G_{W} + C_{W}
- R_{a} es igual a G_{W}
- C_{h} es igual a 41
- B_{R} es igual a 0, 005 pulgadas para diámetros de clavija de 5/32 a 1/2 de pulgada.
El fiador de la presente invención está además
definido por las relaciones:
Para diámetros del elemento de clavija de 9.52,
11.10 y 12.7 mm (3/8, 7/16 y 1/2 de pulgada), C_{h} es igual a
D_{s} x 0.03125.
Para diámetros del elemento de clavija de 3.97,
4.76, 5.56 y 7.93 mm (5/32, 3/16, 7/32, 1/4 y 5/6 de pulgada),
C_{h} es igual a (D_{s} x 0.03125) + 0.002.
En las anteriores relaciones:
- P = paso
- G_{w} = anchura de la ranura de cierre 26;
- C_{w} = anchura de la cresta 60;
- R_{R} = radio de fondo;
- C_{h} = altura de la cresta 60;
\newpage
- I = distancia entre una horizontal tangente al radio de fondo, y una horizontal tangente a la intersección de la parte de fondo 62 y la parte trasera 66;
- D_{s} = diámetro de la parte recta 24; y
- B_{R} = radio de mezcla.
En una forma de la invención, la parte de
transición delantera 64 se proporciona estando a un ángulo de 40
grados respecto de un plano transversal al eje de clavija 12,
mientras que la parte de transición trasera 66 se proporciona
estando a un ángulo, más agudo, de 20 grados. El ángulo de la parte
delantera 64 facilita el flujo del material del collar 14
engarzado, mientras que la parte trasera 66 de ángulo más agudo,
proporciona un efecto de refuerzo para contener el material de
collar engarzado. Este efecto de refuerzo facilita la prensión de
las piezas de trabajo 18 y 20, cuando el collar 14 se alarga,
durante el engarce. Las partes de transición 64 y 66 se cruzan con
la parte de fondo 62 redondeada, mediante lo que se proporciona una
transición suave.
Con esta construcción de la ranura de bloqueo
26, es deseable proporcionar al collar 14 un volumen tal que,
cuando es engarzado en las ranuras de bloqueo 26, tenga un exceso de
volumen, sobre el requerido para rellenar las ranuras de bloqueo
26. En una realización, el volumen del collar 14 se seleccionó para
proporcionar 'llenado en exceso', es decir un volumen del collar 14
que proporcione sustancialmente más volumen del material de collar,
para rellenar las ranuras de bloqueo 26, del que estas aceptarían
normalmente dentro del contorno de engarce definido por el cuello
36 de la cavidad de engarce del yunque 56, y la parte enfrentada de
la clavija 12 (véase la figura 1). En el presente sistema, se ha
encontrado deseable proporcionar un volumen de material de collar,
que tenga un exceso de al menos entre el 17% y el 25%
aproximadamente, para los diversos materiales de collar 14 que se
utiliza. El porcentaje de 'relleno en exceso' o 'llenado en exceso'
puede determinarse generalmente para una longitud finita de una
parte de engarce eficaz, del cuello 36 (véase la figura 1), mediante
la relación:
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\vskip1.000000\baselineskip
donde:
Da es el diámetro del cuello 36 del yunque
56;
Dc es el diámetro externo del collar 14 antes
del engarce;
ID es el diámetro interno del collar 14 antes
del engarce;
Dm es el diámetro promedio de las ranuras de
bloqueo 26; y
dl se considera una longitud finita dentro de la
parte de engarce del cuello 36.
También es deseable que el elemento de clavija
12 sea lo suficientemente duro, en relación con la dureza del
collar 14, para resistir el aplastamiento o la deformación
sustancial, en la tensión procedente de las elevadas cargas
comprensivas de engarce, de los diferentes materiales de collar. En
una realización preferida se ha encontrado que las siguientes
propiedades materiales del elemento de clavija 12 y los collares 14,
enunciadas en la tabla 2, satisfacen las necesidades del sistema de
fijación de la invención:
Generalmente, en la presente invención es
deseable utilizar un elemento de clavija 12 y un collar 14, que
proporcionen un sistema de fijación que tenga fuerzas de prensión y
deformaciones de clavija deseables, que proporcionen al elemento de
clavija 12 una dureza suficiente para aceptar tanto las elevadas
cargas previas de tracción deseadas, como las cargas de engarce
sobre el collar 14, sin deformación sustancial. Para conseguir
elevadas cargas de prensión, el collar 14 debe tener un grosor de
pared suficiente y, por tanto, el volumen para asegurar que el
suficiente material del collar se moverá axialmente en la
elongación. A la vez es deseable que el collar engarzado tenga un
grosor de pared suficiente y, por lo tanto, tenga la suficiente de
fuerza para resistir cualquier recuperación parcial procedente de
las ranuras de bloqueo 26. La pared del collar también debe tener
el grosor suficiente para resistir una expansión radial
significativa bajo cargas de tracción, de forma que las crestas 60
y los hombros del collar permanezcan en un acoplamiento
sustancialmente completo, cuando se alcance la carga de tracción
prevista en la unión. Si la pared no proporciona la suficiente
dureza radial, el collar 14 se expandirá radialmente bajo la carga
de tracción, reduciendo el plano eficaz de cizalla, que porta la
carga. El resultado podría ser un fallo prematuro en la cizalla, en
las puntas de las crestas 60 o los hombros del collar 14. A este
respecto, el grosor necesario de la pared del collar 14 se
incrementará en función de su diámetro Dc. Así, el grosor final de
la pared engarzada debe ser suficiente para resistir al menos la
mínima carga prevista de tracción, de forma que el fallo en la
cizalla se producirá generalmente a través del plano de cizalla
eficaz máximo, del collar 14. Si el collar es demasiado grueso
impedirá el engarce y requerirá una excesiva carga de
instalación.
Así, el grosor de la pared del collar se
selecciona para que proporcione el material necesario para promover
el engarce en las ranuras de bloqueo 26, y el flujo en la elongación
del elemento de clavija 12 para proporcionar la carga deseada de
prensión. A la vez, el grosor de la pared del collar en el engarce
final, se selecciona también para proporcionar una dureza radial
suficiente, o resistencia de aro, para soportar la recuperación
parcial significativa, radial, desde las ranuras de bloqueo 26,
tanto durante el engarce inicial como bajo la subsiguiente carga de
tracción. Además, se seleccionan el volumen del collar 14 y la
cavidad de engarce 36 para proporcionar el movimiento del material
del collar 14 en las ranuras de bloqueo 26, al efecto de asegurar
un buen llenado. En esta invención, se ha encontrado que un exceso
de relleno de aproximadamente 17% - 25% de las ranuras de bloqueo
26, proporciona resultados satisfactorios. A este respecto, un
exceso de relleno significativamente inferior al 17% no
proporcionará las deseadas cargas previas elevadas, mientras que un
exceso de relleno significativamente por encima del 25%, tendrá como
resultado cargas de instalación excesivas, que podrían hacer ceder
al elemento de clavija 12.
Las realizaciones de las figuras
1-3 muestran fiadores de tipo tracción; sin embargo
las características de la presente invención son también aplicables
a un fiador de tipo muñón, como se muestra en la figura 6. En la
descripción de la figura 6 se ha proporcionado la misma designación
de números, a los componentes similares a los de las realizaciones
de las figuras 1-3 añadiéndose, en subíndice, la
letra "b". Excepto para la parte de tracción de las figuras
1-3, los otros elementos del fiador 10 provisto en
la realización de las figuras 1-3 se proporcionan
en la realización de la figura 6 y, por concisión, aquí nos
ocuparemos solo brevemente de la figura 6, puesto que una persona
ordinariamente cualificada en el arte comprenderá que el fiador 10b
en la figura 6 es de diseño y funcionamiento similar al fiador 10 de
las figuras 1-3.
Mirando ahora la figura 6, se muestra un fiador
10b que incluye un elemento de clavija 12b y un collar tubular 14b.
Elemento de clavija 12b tiene un cuerpo alargado 15b que se extiende
a través de aberturas alineadas 16b y 17b, en un par de piezas de
trabajo 18b y 20b, respectivamente, a ser aseguradas entre sí. Una
cabeza 22b en un extremo del cuerpo 15b, acopla un lado de la pieza
de trabajo 18b. Junto a la cabeza 22b, el cuerpo 15b tiene una
parte recta 24b que está adaptada para ser recibida dentro de
calibres 16b y 17b, en un ajuste con escaso margen, o en un ajuste
con apriete. Tras la parte recta 24b hay una pluralidad de ranuras
de bloqueo anulares 26b, que se extienden circunferencialmente. Una
parte de transición 28b conecta suavemente las ranuras de bloqueo
26b con la parte de cuerpo recta 24b.
El fiador 10b está adaptado para ser colocado
mediante una disposición de herramienta 48b de tipo compresión que,
en general, puede de construirse una forma conocida por parte de
aquellas personas cualificadas en el arte y, así, por simplicidad
se ha mostrado solo parcialmente. Brevemente, la herramienta 48b
incluye un alojamiento 54b de yunque, que termina en un extremo en
una parte 56b de yunque de engarce y un elemento de compensación
49.
El collar tubular 14b con forma simétrica, está
adaptado para ser localizado sobre el cuerpo 15b y, moviendo juntas
las piezas de trabajo 18b, 20b, estará en alineamiento radial con
parte de las ranuras de bloqueo 26b. Con la activación de la
herramienta 48b, la parte de yunque de engarce 56b se mueve contra
el collar 14b, con el elemento de compensación 49 soportando la
fuerza axial así aplicada; la fuerza de empuje resultante provoca
que las piezas de trabajo 18b y 20b sean presionadas entre sí.
Cuando esta fuerza relativa se incrementa, la parte de yunque de
engarce 53b se moverá sobre el collar 14b, teniendo como resultado
el engarce del collar 14b en las ranuras de bloqueo 26b de la
clavija 12b. Subsiguientemente, tras la activación adicional de la
herramienta 48b, la parte de yunque 56b será retirada del collar de
engarce 14b.
Nótese que en la versión tipo muñón de la figura
6, la parte de yunque 56b proporcionará el mismo llenado en exceso,
deseado, del collar 14b en las ranuras de bloqueo 26b, teniendo como
resultado una deseable carga previa elevada, retenida en la unión
de fijación, en el límite de elasticidad de la clavija 12b. Si bien
el collar 14b se muestra como un collar tubular en la figura 6,
para asegurar las piezas de trabajo 18b y 20b de metal, podría
utilizarse un collar de tipo rebordeado, para asegurar piezas de
trabajo fabricadas de materiales compuestos.
Claims (14)
-
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1. Un fiador de tipo engarce (10, 10b), que asegura adecuadamente una pluralidad de piezas de trabajo (18, 20, 18b, 20b) entre sí, en una unión de fijación, en una pluralidad de aplicaciones que tienen diferentes requisitos de carga, comprendiendo el fiador (10, 10b):- una clavija (12, 12b) seleccionada entre una pluralidad de elementos de clavija de diferentes diámetros, que posee un cuerpo alargado que está localizado en aberturas alineadas (16, 17, 16b, 17b) en las piezas de trabajo (18, 20, 18b, 20b) y termina, en un extremo, en una cabeza ampliada (22, 22b) y, en su extremo opuesto, en una parte ranurada que comprende una pluralidad de ranuras de bloqueo (26, 26b) y crestas (60, 60b), que se extienden circunferencialmente;
- un collar tubular (14, 14b) seleccionado entre una pluralidad de collares de diferentes materiales, estando el collar (14, 14b) engarzado en las ranuras de bloqueo (26, 26b);
- caracterizado porque las piezas de trabajo (18, 20, 18b, 20b) están aseguradas entre sí adecuadamente, en la pluralidad de aplicaciones que tienen diferentes requisitos de carga, el collar (14, 14b) tiene ranuras y hombros del collar que inmovilizan las ranuras de bloqueo (26, 26b) y las crestas (60, 60b), siendo la clavija (12, 12b) y el collar (14, 14b) de diferentes materiales que tienen resistencias de cizalla de diferentes magnitudes, con la proporción de tal resistencia de cizalla de la clavija (12, 12b) frente a la del collar (14, 14b) siendo tal, que se evita sustancialmente el aplastamiento de la clavija (12, 12b) en el engarce, en la pluralidad de aplicaciones que tienen diferentes requisitos de carga;
- teniendo la clavija (12, 12b) una geometría uniforme de ranura de bloqueo (26, 26b) y cresta (60, 60b), para cada diámetro de clavija, donde se proporciona las ranuras de bloqueo (26, 26b) con la mayor anchura requerida para los collares de menor resistencia para una aplicación de cizalla, o de mayor resistencia para una aplicación de tensión, y se proporciona las crestas (60, 60b) con la anchura mayor requerida para collares de mayor resistencia para una aplicación de tensión, mediante lo que el fiador (10, 10b) proporciona cargas satisfactorias de prensión y tracción, y resistencia a fallos, para asegurar junta la unión de fijación, en la pluralidad de aplicaciones que tienen diferentes requisitos de carga, donde se selecciona las aplicaciones entre el grupo que consiste en aplicaciones de cizalla, de cizalla/tensión, de tensión, de cizalla compuesta, de cizalla/tensión compuesta y de tensión compuesta;
- la geometría uniforme de la ranura de bloqueo (26, 26) y la cresta (60, 60b), para la clavija (12, 12b), se utiliza en la pluralidad de aplicaciones con una, o más, clavijas del diámetro de clavija seleccionado, para asegurar adecuadamente la pluralidad de piezas de trabajo juntas, en la pluralidad de aplicaciones que tienen diferentes requisitos de carga; y
- la diferencia en la anchura de las ranuras de bloqueo (26, 26b) en la aplicación de tensión, no es mayor del diez por ciento de la anchura de las ranuras de bloqueo (26, 26b) en la aplicación de cizalla;
- donde la pluralidad de collares están fabricados de aleaciones de titanio, de aleaciones de aluminio o de aleaciones de acero.
- 2. El fiador (10, 10b) de la reivindicación 1, en el que el collar (14, 14b) de menor resistencia tiene una resistencia de cizalla de aproximadamente el 64% de la resistencia de cizalla del collar (14, 14b) de mayor resistencia.
- 3. El fiador (10, 10b) de la reivindicación 1, en el que el collar (14, 14b) de menor resistencia está fabricado de una aleación de aluminio, y el collar (14, 14b) de mayor resistencia está fabricado de una aleación de titanio.
- 4. El fiador (10, 10b) de la reivindicación 1, en el que las ranuras de bloqueo (26, 26b) se rellenan en exceso, en el rango del 17% al 25%.
- 5. El fiador (10, 10b) de la reivindicación 1, en el que las piezas de trabajo (18, 20, 18b, 20b) están fabricadas de metal, de compuestos, o de combinaciones de estos.
- 6. El fiador (10, 10b) de la reivindicación 1, en el que la pluralidad de aplicaciones son aplicaciones de cizalla, de cizalla/tensión, de cizalla compuesta o de cizalla/tensión compuesta, y la pluralidad de collares de diferentes materiales utilizados en tales aplicaciones, tienen aproximadamente el mismo diámetro externo, y están configurados para ser engarzados en las ranuras de bloqueo (26, 26b) de la clavija (12, 12b), con una instalación de herramienta (48, 48b) que tiene un yunque de engarce (56, 56b) con una cavidad de engarce uniforme.
- 7. El fiador (10, 10b) de la reivindicación 1, donde el fiador (10, 10b) está configurado para fijar piezas de trabajo (18, 20, 18b, 20b) que varían en grosor hasta 0,3175 cm (1/8 de pulgada).
- 8. Un método para diseñar y fabricar un fiador (10, 10b) de tipo engarce, utilizado para asegurar adecuadamente una pluralidad de piezas de trabajo (18, 20, 18b, 20b) juntas en una unión de fijación, en una pluralidad de aplicaciones que tienen diferentes requisitos de carga, comprendiendo el método:
- obtener los requisitos de carga de prensión y tracción, para la pluralidad de aplicaciones que tienen diferentes requisitos de carga, donde las aplicaciones están seleccionadas entre el grupo que consiste en aplicaciones de cizalla, de cizalla/tensión, de tensión, de cizalla compuesta, de cizalla/tensión compuesta y de tensión compuesta;
- seleccionar una clavija (12, 12b) entre una pluralidad de elementos de clavija de diferentes diámetros, con un cuerpo de clavija alargado y una cabeza agrandada;
- caracterizado por conformar el elemento de clavija con una parte ranurada, de una pluralidad de ranuras de bloqueo (26, 26b) y crestas (60, 60b) que se extienden circunferencialmente, de geometría común;
- seleccionar un collar tubular (14, 14b) entre una pluralidad de collares de diferentes materiales, estando el collar (14, 14b) configurado para ser engarzado en las ranuras de bloqueo (26, 26b);
- donde la geometría común de ranura de bloqueo (26, 26b) para cada diámetro de clavija, está provista con la anchura más larga requerida para los collares de menor resistencia para una aplicación de cizalla, o de mayor resistencia para una aplicación de tensión;
- donde la geometría común de la cresta (60, 60b) está provista con la anchura más larga requerida para collares de mayor resistencia para la aplicación de tensión;
- utilizar la geometría formada de ranura de bloqueo (26, 26b) y cresta (60, 60b), con una o más clavijas del diámetro de clavija seleccionado, para asegurar adecuadamente una pluralidad de piezas de trabajo (18, 20, 18b, 20b) juntas, en una unión de fijación, en la pluralidad de aplicaciones que tienen diferentes requisitos de carga; y
- donde la anchura de las ranuras de bloqueo (26, 26b) en la aplicación de tensión, tiene una diferencia en anchura no mayor del diez por ciento de la anchura de las ranuras de bloqueo (26, 26b) en la aplicación de cizalla; y
- donde la pluralidad de collares están fabricados de aleaciones de titanio, de aleaciones de aluminio o de aleaciones de acero.
- 9. El método de la reivindicación 8, en el que el collar (14, 14b) de menor resistencia tiene una resistencia de cizalla de aproximadamente el 64% de la resistencia de cizalla del collar (14, 14b) de mayor resistencia.
- 10. El método de la reivindicación 8, en el que el collar (14, 14b) de menor resistencia está fabricado de una aleación de aluminio, y el collar (14, 14b) de mayor resistencia está fabricado de una aleación de titanio.
- 11. El método de la reivindicación 8, en el que las piezas de trabajo (18, 20, 18b, 20b) están fabricadas de metal, de compuestos, o combinaciones de estos.
- 12. El método de la reivindicación 8, en el que la pluralidad de aplicaciones son aplicaciones de cizalla, de cizalla/tensión, de cizalla compuesta y de cizalla/tensión compuesta, y la pluralidad de collares de diferentes materiales utilizados en tales aplicaciones, tienen aproximadamente el mismo diámetro externo y están configurados para ser engarzados en las ranuras de bloqueo (26, 26b) de la clavija (12, 12b), con una herramienta de instalación (48, 48b) que tiene un yunque de engarce (56, 56b) con una cavidad de engarce uniforme.
- 13. El fiador de la reivindicación 1, en el que la anchura de la ranura de bloqueo medida horizontalmente a través de las ranuras de bloqueo, es igual al radio de fondo de las ranuras de bloqueo.
- 14. El método de la reivindicación 8, en el que la anchura de ranura de bloqueo medida horizontalmente a través de las ranuras de bloqueo, es igual al radio de fondo de las ranuras de bloqueo.
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