RU2025579C1

RU2025579C1 - Method of making part joint

Info

Publication number: RU2025579C1
Authority: RU
Inventors: Эдуард Николаевич Румянцев
Original assignee: Эдуард Николаевич Румянцев
Priority date: 1991-07-08
Filing date: 1991-07-08
Publication date: 1994-12-30

Abstract

FIELD: aircraft engineering. SUBSTANCE: rows of openings for fastening members, e.g., bolts, are made in sheets to be jointed. The openings of the first row, with respect to the point of applying load, have inclination which deflects from the direction of load action. The parts are assembled so that longitudinal axes of the inclined and answered perpendicular openings have common intersection points. The bolts of inner rows are received in coincident openings. The bolts are then received in the inclined openings of the periphery rows and nuts are tighten. This provides preliminary bent stress in the bolt rod. The place of preliminary stresses and place of maximum operational stresses are coincident in practice over the place of bolt shearing. EFFECT: enhanced longevity of the joint. 3 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к самолетостроению, и может быть использовано при изготовлении многорядных срезных болтовых соединений самолетных конструкций. The invention relates to mechanical engineering, in particular to aircraft construction, and can be used in the manufacture of multi-row shear bolted joints of aircraft structures.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения многорядных срезных болтовых соединений самолетных конструкций по [1], при котором в соединяемых деталях выполняют ряды отверстий, перпендикулярных направлению нагрузки на деталь, после чего детали собирают, совмещая их отверстия, вводят в отверстия болты, устанавливают на них шайбы, гайки и производят затяжку последних. The closest in technical essence is the method of producing multi-row shear bolt connections of aircraft structures according to [1], in which rows of holes are made in the parts to be joined that are perpendicular to the direction of load on the part, after which the parts are assembled by combining their holes, bolts are inserted into the holes, mounted on them washers, nuts and tighten the latter.

Усталостная долговечность известного соединения во многом зависит от величины напряжений смятия по стенкам крайних отверстий под болты, существенно влияющих на величину концентрации напряжений на кромке отверстия под болт. The fatigue life of the known compound is largely dependent on the magnitude of shear stresses on the walls of the extreme bolt holes, which significantly affect the magnitude of the stress concentration on the edge of the bolt hole.

Цель изобретения - повышение усталостной долговечности соединения. The purpose of the invention is to increase the fatigue life of the compound.

Это достигается тем, что в каждой из соединяемых деталей отверстия первого относительно места приложения нагрузки ряда выполняют с наклоном в сторону от направления действия нагрузки, детали собирают так, чтобы продольные оси наклонных и ответных им перпендикулярных отверстий имели общие точки пересечения, а болты вводят сначала в совмещенные отверстия внутренних рядов, затягивают установленные на них гайки, после чего вводят болты в крайние ряды отверстий. This is achieved by the fact that in each of the joined parts, the holes of the first row relative to the place of application of the load are performed with an inclination to the side from the direction of the load, the parts are assembled so that the longitudinal axes of the inclined and corresponding perpendicular holes have common intersection points, and the bolts are introduced first into the combined holes of the inner rows tighten the nuts installed on them, after which the bolts are inserted into the extreme rows of holes.

На фиг.1 изображен пакет соединяемых деталей после установки внутренних крепежных элементов; на фиг.2 - пакет соединяемых деталей и характер напряженного состояния соединения по месту его вероятного усталостного разрушения после сборки соединения на все болты; на фиг.3 - пакет соединяемых деталей и характер напряженного состояния в момент нагружения односрезного многорядного болтового соединения. Figure 1 shows a package of connected parts after installing internal fasteners; figure 2 - a package of connected parts and the nature of the stress state of the connection at the place of its probable fatigue failure after assembly of the connection to all bolts; figure 3 is a package of connected parts and the nature of the stress state at the time of loading a single-cut multi-row bolted connection.

Соединение состоит из соединяемых листов 1 и 2, нескольких рядов крепежных болтов 3, шайб 4 и гаек 5. В каждой соединяемой детали отверстия 6 первого относительно места приложения нагрузки ряда выполняют с наклоном в сторону от направления действия нагрузки, остальные отверстия 7 - перпендикулярно нагрузке. The connection consists of the joined sheets 1 and 2, several rows of fixing bolts 3, washers 4 and nuts 5. In each connected part, the holes 6 of the first relative to the place of application of the load of the row are performed with an inclination to the side from the direction of the load, the remaining holes 7 are perpendicular to the load.

Соединяемые листы собирают вместе, совмещая отверстия, при этом необходимо, чтобы продольные оси наклонных отверстий 6 и ответных им перпендикулярных отверстий 7 имели общий точки пересечения. После этого производят установки внутренних рядов болтов, установку на болты шайб 4 и затяжку гайками 5. The joined sheets are assembled together, combining the holes, it being necessary that the longitudinal axes of the inclined holes 6 and the corresponding perpendicular holes 7 have common intersection points. After that, the inner rows of bolts are installed, the washers 4 are mounted on the bolts and the nuts 5 are tightened.

После фиксации пакета деталей внутренними рядами болтов производят установку крайних рядов болтов головками со стороны наклонного отверстия, после чего производят установку на них шайб и затяжку их гайками. После затяжки крайних рядов болтов в соединении возникают предварительные напряжения: смятия по стенке отверстия σ^Т _ксi и контактные напряжения под головкой болта σ^Т _кгi (фиг.2). Направление напряжений σ^Т _ксi противоположно напряжениям смятия от действия эксплуатационной нагрузки на соединение Р_э, а характер неравномерности напряжений σ^Т _ксi также противоположен характеру неравномерности при эксплуатационном нагружении. Кроме того, в стержне крайних рядов болтов возникают напряжения изгиба σ^Т _ИБi, направление которых противоположно изгибным напряжениям в болте от действия срезной нагрузки на болт.After fixing the package of parts with the inner rows of bolts, the extreme rows of bolts are installed with the heads on the side of the inclined hole, after which the washers are installed on them and their nuts are tightened. After tightening the extreme rows of bolts in the connection, preliminary stresses arise: crushing along the hole wall σ ^T _kci and contact stresses under the bolt head σ ^T _kgi (Fig. 2). The direction of the stresses σ ^T _{xi is} opposite to the _shear stresses from the action of the operational load on the connection P _e , and the nature of the unevenness of the stresses σ ^T _{xi is} also opposite to the nature of the unevenness under operational loading. In addition, bending stresses σ ^T _IBi arise in the rod of the extreme rows of bolts, the direction of which is opposite to the bending stresses in the bolt from the shear load on the bolt.

Напряжения смятия в соединении при нагружении его эксплуатационной нагрузкой будут перераспределяться, однако суммарная величина напряжений будет меньше на величину предварительно созданных, т.е. σ^Э _ксi = σ^Э _сi- σ^Т _ксi, где σ^Э _сi - величина напряжений смятия без применения наклонных отверстий.The crushing stresses in the joint when it is loaded with its operational load will be redistributed, however, the total stress value will be less by the amount of previously created, i.e. _ksi σ ^E = σ ^E _{c i} - ^T _ksi σ where σ ^E _ci - buckling stress value without using the inclined holes.

Величину угла наклона отверстий α^о _сг при изготовлении детали необходимо расчетом подобрать такую, чтобы величина предварительных напряжений изгиба и смятия в болте была близка или равна напряжениям смятия по стенке отверстия и изгиба в стержне болта в эксплуатации без смятия отверстий. Тогда суммарная величина эксплуатационных напряжений будет близка или равна нулю, а техническая эффективность разработанного способа наибольшей. Этот угол можно определить и экспериментально, подбирая таким образом, чтобы при нагружении соединения эксплуатационной нагрузкой крайний ряд болтов занимал строго вертикальное (перпендикулярное нагрузке) положение.The value of the angle of inclination of the holes α ^о _с during the manufacture of the part must be calculated so that the value of the preliminary bending and crushing stresses in the bolt is close to or equal to the crushing stresses along the wall of the hole and bending in the bolt rod in operation without crushing the holes. Then the total value of operational stresses will be close to or equal to zero, and the technical efficiency of the developed method is the greatest. This angle can also be determined experimentally, choosing in such a way that, when the joint is loaded with an operating load, the extreme row of bolts occupies a strictly vertical (perpendicular to the load) position.

Необходимо отметить, что угол выполнения отверстия α^о _от и угол, который занимает крайний ряд болтов после закрутки, величины по величине (α^о _ог > α^о _кр), так как при закрутке болта происходит его упругое деформирование и деформирование стенок отверстия.It should be noted that the angle α ^of the openings and _by the angle that takes an extreme number of bolts after twisting, the magnitude of the value (α ^about _og> α ^of _Cr), since the bolt twist is its elastic deformation, and the deformation of the hole walls.

Таким образом, предложенный способ соединения деталей позволяет получить следующие свойства: наличие в стержне болта предварительных напряжений изгиба, противоположных эксплуатационным, причем место предварительных напряжений и место наибольших эксплуатационных напряжений практически совпадает по месту среза болта; отсутствие в месте перехода стержня болта в резьбовую часть изгибных напряжений; удобство сборки. Thus, the proposed method of connecting parts allows you to obtain the following properties: the presence in the bolt shaft of the preliminary bending stresses opposite to the operational ones, and the place of the preliminary stresses and the place of the highest operational stresses practically coincide at the place of the cut of the bolt; the absence of bending stresses in the threaded portion of the bolt rod; ease of assembly.

Наличие указанных положительных свойств повышает в 1,2-1,4 раза усталостную долговечность соединительных болтов крайних рядов, что повышает надежность соединения либо при заданном уровне надежности повышает ресурс соединения. The presence of these positive properties increases 1.2-1.4 times the fatigue life of the connecting bolts of the extreme rows, which increases the reliability of the connection or at a given level of reliability increases the resource of the connection.

Claims

METHOD FOR PRODUCING COMPONENTS OF PARTS, in which rows of holes are made perpendicular to the direction of load on the part, after which the parts are assembled by combining their holes, bolts are inserted into the holes, washers, nuts are installed on them and the latter are tightened, characterized in that each of the connected parts of the hole of the first relative to the place of application of the load of the row is tilted to the side from the direction of the load, the parts are assembled so that the longitudinal axis of the inclined and reciprocal The single holes had common intersection points, and the bolts are inserted first into the aligned holes of the inner rows, tighten the nuts installed on them, and then the bolts are inserted into the extreme rows of holes.