RU2164630C1

RU2164630C1 - Self-locking anchor nut made of titanium alloys

Info

Publication number: RU2164630C1
Application number: RU2000111345/28A
Authority: RU
Inventors: Б.Э. Смирнов; И.А. Воробьев; В.А. Володин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Нормаль"
Priority date: 2000-05-06
Filing date: 2000-05-06
Publication date: 2001-03-27

Abstract

FIELD: aircraft construction. SUBSTANCE: self-locking anchor nut has interconnected titanium-alloy supporting base provided with main hole of hexahedral form and with holes for rivets and body with bearing flange and above-flange part shaped as hexahedron arranged in main hole. Hexahedron ribs are deformed in axial direction up to their rest on base. Bearing flange of body and part of base adjacent to it are conical with an angle of 120-160 deg. Body is made of high-strength titanium alloy, type BT-16 with tensile strength exceeding 83 kgf/sq.mm. Base is manufactured from plastic titanium alloy, type OT4-0 with tensile strength not exceeding 50 kgf/sq.mm. EFFECT: enhanced technological effectiveness. 4 dwg

Description

Изобретение относится к авиастроению, в частности к устройствам для соединения конструкций, преимущественно из композиционных материалов, более конкретно к самоконтрящимся анкерным гайкам из титановых сплавов и нержавеющих сталей. The invention relates to aircraft manufacturing, in particular to devices for connecting structures, mainly from composite materials, more specifically to self-locking anchor nuts made of titanium alloys and stainless steels.

Изобретение может быть использовано в общем машиностроении для соединения аналогичных деталей машин. The invention can be used in general engineering to connect similar parts of machines.

Известны конструкции самоконтрящихся гаек, содержащих опорную часть с отверстиями под заклепки и цилиндрическую часть с внутренним резьбовым отверстием и обжатым участком в верхней части, при этом опорная и цилиндрическая части выполнены за одно целое [1]. Known designs of self-locking nuts containing a supporting part with holes for rivets and a cylindrical part with an internal threaded hole and a crimped portion in the upper part, while the supporting and cylindrical parts are made in one piece [1].

Недостатком таких гаек является их высокая трудоемкость изготовления, особенно при использовании труднодеформируемых титановых сплавов, гайки из которых по условиям обеспечения коррозионной стойкости рекомендованы для соединения деталей из композиционных материалов, в том числе из углепластиков, контакт с которыми вызывает коррозию сталей и алюминиевых сплавов. Подобные гайки из титановых листов изготавливаются методом вытяжки за несколько переходов, число которых может достигать 12-16. Вследствие сложности изготовления титановые гайки подобной конструкции не нашли применения в авиастроении, хотя при равной прочности с гайками из конструкционных сталей они имеют почти в два раза меньший вес. The disadvantage of such nuts is their high laboriousness of manufacture, especially when using hardly deformable titanium alloys, nuts of which, according to the conditions of ensuring corrosion resistance, are recommended for joining parts from composite materials, including carbon plastics, contact with which causes corrosion of steel and aluminum alloys. Such nuts from titanium sheets are made by drawing in several transitions, the number of which can reach 12-16. Due to the complexity of manufacturing, titanium nuts of a similar design have not found application in the aircraft industry, although with equal strength with nuts made of structural steels, they have almost half the weight.

Известны конструкции гаек, в которых с целью снижения трудоемкости изготовления опорная и цилиндрическая часть выполнены разъемными. В патенте ФРГ N 2460061, кл. F 16 B 37/06, 1982 [2] описана гайка, состоящая из опорной подошвы с отверстиями под заклепки и основным отверстием, двумя проточками и квадратным фланцем в нижней части. Под основным отверстием в подошве выполнена канавка, в которой располагается квадратный фланец корпуса. Стенки канавки препятствуют провороту фланца корпуса относительно подошвы при завинчивании в него болта. Чтобы препятствовать перемещению корпуса относительно подошвы, последняя деформируется радиально внутрь до упора поверхности основного отверстия в проточку корпуса, при этом сохраняется значительная подвижность корпуса в осевом направлении. Known designs of nuts in which, in order to reduce the complexity of manufacturing, the supporting and cylindrical parts are made detachable. In the patent of Germany N 2460061, class. F 16 B 37/06, 1982 [2] describes a nut consisting of a support sole with rivet holes and a main hole, two grooves and a square flange in the lower part. A groove is made under the main hole in the sole, in which the square flange of the housing is located. The walls of the grooves prevent the flange of the body from turning relative to the sole when a bolt is screwed into it. In order to prevent the casing from moving relative to the sole, the latter is deformed radially inward until the surface of the main hole abuts against the bore of the casing, while maintaining significant casing mobility in the axial direction.

Недостатком гайки является сложность технологии изготовления, отсутствие прочного соединения корпуса с подошвой и вследствие этого снижение надежности крепежного соединения, низкий коэффициент использования материала при изготовлении корпуса из-за наличия квадратного фланца и увеличенной толщины подошвы, необходимой для удержания фланца. The disadvantage of the nut is the complexity of manufacturing technology, the lack of a solid connection between the body and the sole and, as a result, the reduction in the reliability of the fastening connection, the low utilization of the material in the manufacture of the body due to the presence of a square flange and an increased sole thickness required to hold the flange.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является самоконтрящаяся анкерная гайка, содержащая соединенные между собой опорную подошву, снабженную основным отверстием шестигранной формы и отверстиями под заклепки, и размещенный в основном отверстии корпус с опорным фланцем и надфланцевой частью в виде шестигранника, ребра которого сдеформированы в осевом направлении до упора в подошву [3]. Closest to the technical nature of the invention is a self-locking anchor nut containing interconnected support sole, provided with a hexagonal main hole and rivet holes, and a housing located in the main hole with a support flange and an o-flange part in the form of a hexagon, the ribs of which are deformed in the axial direction to the stop in the sole [3].

Недостатком гайки является сложность изготовления ее корпуса наиболее прогрессивным методом холодной высадки. Причина этого в том, что наружная поверхность опорного фланца корпуса расположена параллельно торцевой поверхности фланца. Вследствие этого высадку корпуса приходится производить со штамповочным уклоном наружной поверхности фланца, а затем выполнять дополнительную технологическую операцию по проточке наружной поверхности параллельно торцевой поверхности. The disadvantage of the nut is the difficulty of manufacturing its housing by the most advanced method of cold heading. The reason for this is that the outer surface of the support flange of the housing is parallel to the end surface of the flange. As a result of this, the case must be disembarked with a stamping slope of the outer surface of the flange, and then an additional technological operation is performed by grooving the outer surface parallel to the end surface.

Другим недостатком гайки является то, что в патенте [3] не указано, из одинаковых или различных марок материалов изготавливаются корпус и подошва. При изготовлении гайки с целью снижения ее веса из труднодеформируемых титановых сплавов это является очень важным, так как в процессе эксплуатации гайки ее корпус, воспринимающий высокие растягивающие нагрузки, должен быть изготовлен из высокопрочного титанового сплава. В то же время подошва, воспринимающая меньшие нагрузки, может быть изготовлена из менее прочного титанового сплава, но более пластичного, чтобы обеспечить ее бездефектное изготовление. Another disadvantage of the nut is that in the patent [3] it is not indicated that the body and the sole are made from the same or different grades of materials. In the manufacture of a nut in order to reduce its weight from hard-deformed titanium alloys, this is very important, since during the operation of the nut, its body, which accepts high tensile loads, must be made of high-strength titanium alloy. At the same time, the sole, which accepts lesser loads, can be made of a less durable titanium alloy, but more ductile, to ensure its defect-free manufacturing.

Целью изобретения является повышение технологичности изготовления гайки при обеспечении необходимых прочностных характеристик. The aim of the invention is to increase the manufacturability of the manufacture of nuts while providing the necessary strength characteristics.

Для достижения поставленной цели в самоконтрящейся гайке, содержащей соединенные между собой опорную подошву, снабженную основным отверстием шестигранной формы и отверстиями под заклепки, и размещенный в основном отверстии корпус с опорным фланцем и надфланцевой частью в виде шестигранника, ребра которого сдеформированы в осевом направлении до упора в подошву с образованием выступов, наружная поверхность опорного фланца корпуса и прилегающая к нему часть подошвы выполнены коническими с углом 120-160^o.To achieve this goal, a self-locking nut containing interconnected support sole, equipped with a hexagonal main hole and rivet holes, and a housing located in the main hole with a support flange and an o-flange part in the form of a hexagon, the ribs of which are axially deformed to the stop in the sole with the formation of protrusions, the outer surface of the support flange of the body and the adjacent portion of the sole are conical with an angle of 120-160 ^o .

Выполнение опорного фланца и прилегающей к нему подошвы с углом менее 120^o увеличивает габариты и вес гайки, а выполнение с углом более 160^o - наружная поверхность опорного фланца становится практически плоской.The implementation of the support flange and adjacent soles with an angle of less than 120 ^o increases the size and weight of the nut, and execution with an angle of more than 160 ^o - the outer surface of the support flange becomes almost flat.

В качестве материала для изготовления корпуса гайки используется высокопрочный титановый сплав типа ВТ16 с пределом прочности на растяжение не менее 83 кгс/мм², а для изготовления подошвы - пластичный титановый сплав типа ОТ4-0 с пределом прочности на растяжение не более 50 кгс/мм².As the material for the manufacture of the nut housing, high-strength VT16 titanium alloy with a tensile strength of not less than 83 kgf / mm ^{2 is used} , and for the sole manufacture, a plastic titanium alloy of type OT4-0 with a tensile strength of not more than 50 kgf / mm ^{2 is used} .

На фиг. 1 представлен общий вид гайки в сборе; на фиг. 2 - подошва, вид сверху; на фиг. 3 - корпус гайки; на фиг. 4 - гайка в процессе сборки до деформации ребер и обжатия верхней части. In FIG. 1 shows a general view of a nut assembly; in FIG. 2 - sole, top view; in FIG. 3 - nut housing; in FIG. 4 - nut in the assembly process to the deformation of the ribs and compression of the upper part.

Самоконтрящаяся анкерная гайка содержит опорную подошву 1 с отверстиями 2 под заклепки, конической частью 3 и основным отверстием 4 шестигранной формы, в котором размещен корпус 5 с центральным резьбовым отверстием 6 и опорным фланцем 7 с конической наружной поверхностью 8. Надфланцевая часть корпуса выполнена в виде шестигранника 9, ребра 10 которого сдеформированы в осевом направлении до упора в подошву 1 с образованием выступов 11. The self-locking anchor nut contains a support sole 1 with holes 2 for rivets, a conical part 3 and a main hole 4 with a hexagonal shape, in which a housing 5 with a central threaded hole 6 and a support flange 7 with a conical outer surface is placed 8. The flange part of the housing is made in the form of a hexagon 9, the ribs 10 of which are deformed in the axial direction until it stops in the sole 1 with the formation of the protrusions 11.

Сборка гайки происходит следующим образом: корпус 5 гайки устанавливают в шестигранное отверстие 4 подошвы 1. Шестигранная форма отверстия 4 и надфланцевой части 9 корпуса 5 исключает проворот корпуса 5 относительно подошвы 1. Затем с помощью специального штампа деформируют ребра 10 шестигранника 9 до упора в подошву 1. При этом образуются выступы 11, и подошва 1 надежно фиксируется между фланцем 7 и выступами 11, исключая осевое перемещение корпуса 5 относительно подошвы 1 и обеспечивая монолитность конструкции. Затем верхняя часть корпуса 5 обжимается с образованием контрящего участка 12. The nut is assembled as follows: the nut body 5 is installed in the hexagonal hole 4 of the sole 1. The hexagonal shape of the hole 4 and the overflange part 9 of the body 5 excludes the rotation of the body 5 relative to the sole 1. Then, the ribs 10 of the hexagon 9 are deformed to the sole 1 In this case, protrusions 11 are formed, and the sole 1 is securely fixed between the flange 7 and the protrusions 11, excluding the axial movement of the body 5 relative to the sole 1 and ensuring the solid structure. Then the upper part of the housing 5 is crimped with the formation of the locking section 12.

Для образования крепежного соединения гайка крепится к детали (не показано) с помощью заклепок, которые вставляются в отверстия 2. Затем прикладывается другая подсоединяемая деталь, в отверстие которой вставляется болт и завинчивается в резьбовое отверстие гайки. To form a fastener, the nut is attached to the part (not shown) with rivets that are inserted into the holes 2. Then another connected part is applied, into the hole of which a bolt is inserted and screwed into the threaded hole of the nut.

Использование предлагаемой конструкции гайки улучшает технологичность изготовления и повышает ее прочностные характеристики. Using the proposed design of the nut improves the manufacturability and increases its strength characteristics.

Источники информации
1. Иосилевич Г. Б. Затяжка и стопорение резьбовых соединений. - М.: Машиностроение, 1985, с. 197.Sources of information
1. Iosilevich G. B. Tightening and locking of threaded joints. - M.: Mechanical Engineering, 1985, p. 197.

2. Патент ФРГ N 2460061, кл. P 16 B 37/06, 1982. 2. The patent of Germany N 2460061, cl. P 16 B 37/06, 1982.

3. Патент Российской Федерации N 2011044, кл. F 16 B 37/06. 3. Patent of the Russian Federation N 2011044, cl. F 16 B 37/06.

Claims

A self-locking anchor nut containing titanium alloys interconnected supporting sole, equipped with a hexagonal main hole and rivet holes, and a housing located in the main hole with a supporting flange and a flange in the form of a hexagon, the ribs of which are axially deformed to the stop in sole, characterized in that the supporting flange of the body and the adjacent portion of the sole are conical with an angle of 120 - 160 ^o , while as a material for the manufacture of The corps uses a high-strength titanium alloy of type VT-16 with a tensile strength of more than 83 kgf / mm ² , and for the manufacture of the sole, a plastic titanium alloy of type OT4-0 with a tensile strength of not more than 50 kgf / mm ² .