RU2660308C1 - Fastening connection of parts from materials with different heat expansion coefficients - Google Patents
Fastening connection of parts from materials with different heat expansion coefficients Download PDFInfo
- Publication number
- RU2660308C1 RU2660308C1 RU2017127410A RU2017127410A RU2660308C1 RU 2660308 C1 RU2660308 C1 RU 2660308C1 RU 2017127410 A RU2017127410 A RU 2017127410A RU 2017127410 A RU2017127410 A RU 2017127410A RU 2660308 C1 RU2660308 C1 RU 2660308C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- holes
- fasteners
- slot
- base hole
- parts
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 8
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 11
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 1
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
- F01B31/00—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01B31/06—Means for compensating relative expansion of component parts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
- F16B5/00—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them
- F16B5/02—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of fastening members using screw-thread
Abstract
Description
Изобретение относится к болтовым соединениям деталей, выполненных из материалов с разными коэффициентами теплового расширения, и может быть использовано в различных отраслях техники, включая конструкции высокоскоростных летательных аппаратов.The invention relates to bolted joints of parts made of materials with different coefficients of thermal expansion, and can be used in various industries, including the design of high-speed aircraft.
Известно (см. патент РФ №2263827) болтовое соединение деталей из материалов с разными коэффициентами теплового расширения, включающее первую деталь, вторую деталь и болты, при этом первая деталь выполнена с прорезями с возможностью скольжения последних по болтам, установленным в этих прорезях, отличающееся тем, что прорези ориентированы вдоль взаимно перпендикулярных линий, расположенных в плоскости стыка соединяемых деталей, в пересечении которых болт относительно первой детали установлен плотно, а вне указанных линий болты установлены в отверстия первой детали с зазорами.It is known (see RF patent No. 2263827) bolt connection of parts from materials with different coefficients of thermal expansion, including the first part, the second part and bolts, while the first part is made with slots with the possibility of sliding of the latter on the bolts installed in these slots, characterized in that the slots are oriented along mutually perpendicular lines located in the junction plane of the parts to be joined, at the intersection of which the bolt is tightly mounted relative to the first part, and bolts are installed outside these lines opening of the first part with gaps.
Описанное устройство принято авторами за ближайший аналог.The described device is taken by the authors for the closest analogue.
Ближайший аналог имеет следующие недостатки:The closest analogue has the following disadvantages:
- выполнение ряда отверстий в виде овальных прорезей, ширина которых равна диаметру базового отверстия, а длина выбрана из условия свободного теплового перемещения элементов крепежного соединения, позволяет обеспечить надежную фиксацию (в том числе и от вращения) соединения в плоскости стыка и тепловую развязку. Но если в соединении действуют значительные по величине силы, которые берутся реакциями в точном отверстии, общем для двух деталей, и в прорези (прорезях), то в последней могут возникнуть контактные напряжения по линии касания «болт-прорезь», превышающие допустимые;- the execution of a series of holes in the form of oval slots, the width of which is equal to the diameter of the base hole, and the length is selected from the condition of free thermal movement of the elements of the fastener, allows reliable fixation (including rotation) of the joint in the joint plane and thermal isolation. But if in the connection there are significant forces that are taken by the reactions in the exact hole, common to two parts, and in the slot (s), then contact stresses along the contact line "bolt-slot" may exceed the permissible ones;
- если по линии касания «болт-прорезь» контактные напряжения превысят допустимые, то появится пластическая деформация по линии контакта, что может привести к люфтам в соединении двух деталей;- if the contact stresses on the contact line "bolt-slot" exceed the permissible, then plastic deformation will appear along the contact line, which can lead to backlashes in the connection of two parts;
- люфты в соединении двух деталей могут привести к недопустимым вибрациям и потере работоспособности конструкции;- backlash in the connection of two parts can lead to unacceptable vibrations and loss of operability of the structure;
- при соединении металлической детали с деталью, например из композиционного материала, возникает необходимость снижения напряжений смятия, возникающих в неметаллической детали. Это необходимо предусматривать в конструкциях такого типа соединений;- when connecting a metal part with a part, for example made of composite material, there is a need to reduce the shear stresses arising in the non-metal part. This must be provided for in constructions of this type of joints;
- кроме того, необходимо избегать острых ребер по линии контакта двух деталей, если одна из деталей - неметаллическая;- in addition, it is necessary to avoid sharp edges along the contact line of two parts, if one of the parts is non-metallic;
- в ответственных соединениях двух деталей, когда необходима высокая точность выставления одной детали относительно другой, необходимо предусматривать компенсаторы.- in critical joints of two parts, when high accuracy of setting one part relative to another is necessary, it is necessary to provide compensators.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является повышение точности и надежности соединения при работе в условиях значительных по величине нагрузок и высоких температур нагрева.The technical problem to which the claimed technical solution is directed is to increase the accuracy and reliability of the connection when working under conditions of significant loads and high heating temperatures.
Поставленная задача достигается тем, что в крепежном соединении деталей из материалов с разными коэффициентами теплового расширения, включающем первую деталь, вторую деталь и крепеж, при этом одно из отверстий под крепеж, принятое за базовое, выполнено единым для двух соединяемых деталей, образуя с крепежом точную посадку, остальные отверстия во второй детали выполнены равными базовому отверстию, а для обеспечения свободного теплового перемещения элементов крепежного соединения часть отверстий в первой детали выполнена в виде прорезей, ось симметрии которых проходит через центр базового отверстия, а другая часть отверстий выполнена большего диаметра по отношению к базовому отверстию, при этом одна или несколько прорезей в первой детали выполнены большей ширины для установки в них вкладыша с отверстием, равным базовому отверстию, вкладыш установлен по точной посадке с образованием двух опорных плоскостей с прорезью, а длина прорези выполнена с обеспечением свободного теплового перемещения вкладыша с крепежом вдоль прорези. Прорезь выполнена с радиусами скругления по вершинам, а на вкладыше выполнены фаски, ответные радиусам скругления.The problem is achieved in that in the fastener connection of parts made of materials with different coefficients of thermal expansion, including the first part, the second part and fasteners, while one of the holes for fasteners, taken as the base, is made the same for the two connected parts, forming the exact fastener landing, the remaining holes in the second part are made equal to the base hole, and to ensure free thermal movement of the fasteners, some of the holes in the first part are made in the form of a slot , the axis of symmetry of which passes through the center of the base hole, and the other part of the holes is made larger in relation to the base hole, while one or more slots in the first part are made wider for installing an insert with an opening equal to the base hole, the insert is installed along precise fit with the formation of two supporting planes with a slot, and the length of the slot is made to ensure free thermal movement of the liner with fasteners along the slot. The slot is made with rounding radii along the vertices, and chamfers are made on the insert corresponding to the rounding radii.
Между первой и второй деталью установлены регулировочные шайбы и опорная пластина, при этом регулировочные шайбы установлены между первой деталью и опорной пластиной, а в опорной пластине выполнены отверстия под крепеж, соответствующие отверстиям в первой детали.Adjusting washers and a support plate are installed between the first and second part, while adjusting washers are installed between the first part and the supporting plate, and holes for fasteners corresponding to the holes in the first part are made in the supporting plate.
На второй детали со стороны, не контактирующей с первой деталью, размещены опорные накладки с двумя отверстиями под крепеж, одно из которых выполнено равным базовому отверстию, а другое отверстие выполнено большего диаметра для обеспечения свободного теплового перемещения элементов крепежного соединения.On the second part, from the side not in contact with the first part, there are support pads with two holes for fasteners, one of which is made equal to the base hole, and the other hole is made of a larger diameter to ensure free thermal movement of the fasteners.
В опорной пластине по сторонам опирания на вторую деталь выполнены отгибы, притупляющие кромки пластины.In the base plate, on the sides of the abutment on the second part, bends are made to blunt the edges of the plate.
В опорных накладках с двух сторон от отверстий выполнены выступы для обеспечения фиксации от вращения одного из пары элементов крепежного соединения, а со стороны опирания на вторую деталь выполнено притупление ребер.In the support plates, protrusions are made on both sides of the holes to provide fixation from rotation of one of the pair of elements of the fastening connection, and from the abutment side to the second part, the ribs are dull.
Предложенное техническое решение поясняется чертежами на примере аэродинамической поверхности (консоли крыла, стабилизатора и т.д.) высокоскоростного летательного аппарата, выполненной, например, из композиционного материала и имеющей передний и задний узлы подвески, выполненные из металла. В соответствии с формулой изобретения здесь первой деталью выступает задний узел подвески, а в качестве второй детали - аэродинамическая поверхность (а.п.).The proposed technical solution is illustrated by drawings on the example of the aerodynamic surface (wing console, stabilizer, etc.) of a high-speed aircraft made, for example, of composite material and having front and rear suspension units made of metal. In accordance with the claims, here the first part is the rear suspension unit, and the aerodynamic surface (a.p.) as the second part.
На фиг. 1 дан вид в плане на а.п. 1 с задним 2 и передним 3 узлами подвески к корпусу летательного аппарата.In FIG. 1 is given a plan view of the ap. 1 with rear 2 and front 3 nodes of the suspension to the body of the aircraft.
На фиг. 2 дан вид по выноске А, где представлены элементы заднего узла подвески в составе кронштейна 4, болтов 5, гаек 6, шайб 7, опорных накладок 8.In FIG. Figure 2 shows the view of callout A, where elements of the rear suspension assembly are presented as part of the
На фиг. 3 показана выноска Д, где помимо кронштейна 4, болта 5, гайки 6, шайбы 7, опорных накладок 8 показана опорная пластина 9 и регулировочные шайбы 10.In FIG. Figure 3 shows a callout D, where in addition to the
На фиг. 4 дан вид В на кронштейн 4, опирающийся на опорную пластину 9. Во фланце кронштейна 4 отверстие 11 является базовым, т.е. единым для кронштейна 4 и а.п. 1, и обеспечивает точную посадку с крепежом. В прорезь 12 установлен вкладыш 13, в котором выполнено точное отверстие 14, равное базовому отверстию 11. При этом вкладыш 13 установлен в прорезь 12 по точной посадке с образованием двух опорных плоскостей с ней. Таким образом, сила, приходящая в эту точку закрепления кронштейна 4, будет действовать не по линии контакта (как в случае обычной прорези, ширина которой равна диаметру болта), а распределяться по площади опорной поверхности «вкладыш-прорезь». Для обеспечения свободного теплового перемещения элементов крепежного соединения вкладыш 13 может перемещаться вдоль прорези 12, а два отверстия 15 выполнены большего диаметра, чем базовое отверстие 11.In FIG. 4, view B is shown on the
На фиг. 5 дан вид В, где убран кронштейн 4 с крепежом и показана опорная пластина 9, расположенная на а.п. 1 (отверстия в а.п. 1 не показаны). Отверстие 16 в пластине 9 равно базовому отверстию 11. Отверстие 17 выполнено в виде прорези, ось симметрии которой проходит через центр отверстия 16, при этом ширина прорези равна диаметру отверстия 16, а длина выполнена с обеспечением свободного теплового перемещения элементов крепежного соединения. Два отверстия 18 выполнены большего диаметра, чем базовое отверстие 11, тем самым обеспечивается свободное тепловое перемещение элементов крепежного соединения.In FIG. 5, view B is shown, where the
На фиг. 6 дан вид В, где задний узел подвески 2 не показан. Здесь представлена а.п. 1, в которой выполнены четыре отверстия 19, равные базовому отверстию.In FIG. 6 shows view B, where the
На фиг. 7 дан вид Г на а.п. 1 со стороны, противоположной кронштейну 4. Здесь показаны две опорные накладки 8, при этом в одной из накладок 8 видны головки болтов 5, расположенные между выступами, которые не позволяют им проворачиваться, а другая накладка показана без болтов 5, что позволяет увидеть отверстия в опорной накладке 8, а именно отверстие 20 равно базовому отверстию и отверстие 21 большего диаметра, чем базовое отверстие.In FIG. 7 is given a view of G at a.p. 1 from the side opposite to the
На фиг. 8 показана выноска Б, где представлен передний узел подвески 3, по конструкции аналогичный заднему узлу подвески 2, но имеющий меньшие габариты. Кронштейн 22 крепится к а.п. 1 таким же набором крепежа, тем самым обеспечивается свободное тепловое перемещение элементов крепежного соединения.In FIG. Figure 8 shows a leader B, where the front suspension assembly 3 is shown, similar in design to the
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
А.п. 1 имеет два узла подвески 2 и 3 к корпусу летательного аппарата, но при этом узлы подвески выполнены из металла, а сама а.п. - из композиционного материала, т.е. имеет место крепежное соединение деталей из материалов с разными коэффициентами теплового расширения. Задний 2 и передний 3 узлы подвески по конструкции аналогичны друг другу, поэтому ниже будет описана работа узла подвески на примере заднего узла 2.A.p. 1 has two nodes of the
Кронштейн 4 крепится к а.п. четырьмя болтами 5, которые заходят в отверстия а.п. (например, через отверстие в стенке а.п. или через наружную крышку в а.п.) и выходят резьбовой частью наружу. На резьбовую часть болтов 5 устанавливают шайбы 7 и заворачивают гайки 6. Болты 5 при установке входят в опорные накладки 8, имеющие на краях выступы и располагаются своими головками между этими выступами, которые не позволяют им проворачиваться. Вращая гайки 6 ключом относительно неподвижных болтов 5, мы затягиваем соединение «болт-гайка» моментом затяжки.
Для точного выставления кронштейна 4 относительно а.п. 1 используются регулировочные шайбы 10.For precise alignment of
Для восприятия силы с фланца кронштейна 4 на стенку а.п. 1 используется опорная пластина 9, которая обеспечивает необходимую опорную поверхность и снижает величину напряжения смятия на стенке а.п.For the perception of force from the flange of the
По тем же соображениям опорные накладки 8 обеспечивают необходимую опорную поверхность на стенку а.п. 1.For the same reasons, the supporting
Из сравнения чертежей, представленных на фиг. 4, 5, 6, 7, видно, что:From a comparison of the drawings shown in FIG. 4, 5, 6, 7, it is seen that:
- отверстия 11, 16,19, 20 образуют базовое отверстие;-
- отверстия 14, 19 и 20 (на фиг. 7 отверстие 20 закрыто болтом 5), а также прорези 12 и 17 обеспечивают точную посадку, фиксируют совместно с базовым отверстием кронштейн 4 от вращения при установленных болтах 5, но позволяют кронштейну 4 и опорной пластине 9 свободно перемещаться при нагреве по направлению «центр базового отверстия-центр отверстия 14 во вкладыше 13» благодаря зазорам по направлению перемещения между вкладышем 13 и прорезью 12 кронштейна 4;-
- отверстия 15, 18 21 обеспечивают свободное тепловое перемещение кронштейна 4 с элементами крепежного соединения, поскольку эти отверстия имеют диаметр больше, чем диаметр базового отверстия.-
В опорной пластине 9 выполнены отгибы, притупляющие кромки пластины, а в опорных накладках 8 - притупления ребер с целью устранения острых кромок по внешнему периметру касания деталей и предотвращения врезания этих кромок в стенку а.п. 1 при затяжке болтов 5 (см. фиг. 3).In the
Предложенная конструкция успешно прошла лабораторно-стендовые и летно-конструкторские испытания в составе высокоскоростного ЛА в диапазоне температур ± 50°C.The proposed design has successfully passed laboratory bench tests and flight design tests as part of a high-speed aircraft in the temperature range of ± 50 ° C.
Использование предлагаемого технического решения позволит повысить точность и надежность крепежного соединения при работе в условиях значительных по величине нагрузок и высоких температур нагрева.Using the proposed technical solution will improve the accuracy and reliability of the fastener when working in conditions of significant loads and high heating temperatures.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017127410A RU2660308C1 (en) | 2017-08-01 | 2017-08-01 | Fastening connection of parts from materials with different heat expansion coefficients |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017127410A RU2660308C1 (en) | 2017-08-01 | 2017-08-01 | Fastening connection of parts from materials with different heat expansion coefficients |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2660308C1 true RU2660308C1 (en) | 2018-07-05 |
Family
ID=62815607
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017127410A RU2660308C1 (en) | 2017-08-01 | 2017-08-01 | Fastening connection of parts from materials with different heat expansion coefficients |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2660308C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU192601U1 (en) * | 2016-07-29 | 2019-09-23 | Сименс Мобилити Гмбх | CONNECTION NODE BETWEEN CONSTRUCTION ELEMENTS WITH VARIOUS HEAT EXTENSION FACTORS |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU407096A1 (en) * | 1969-08-07 | 1973-11-21 | COMPENSATOR OF THE DIFFERENCE OF LINEAR EXPANSIONS OF CONNECTED PARTS | |
DE3317784A1 (en) * | 1982-07-16 | 1984-01-19 | Volkswagenwerk Ag, 3180 Wolfsburg | Bearing-cap bolt connection |
RU2057949C1 (en) * | 1992-08-06 | 1996-04-10 | Акционерное общество открытого типа "Авиадвигатель" | Turbo-machine part joints |
RU2263827C2 (en) * | 2003-04-28 | 2005-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение прикладной механики им. академика М.Ф. Решетнева" | Bolt joint for members having different heat expansion coefficients |
-
2017
- 2017-08-01 RU RU2017127410A patent/RU2660308C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU407096A1 (en) * | 1969-08-07 | 1973-11-21 | COMPENSATOR OF THE DIFFERENCE OF LINEAR EXPANSIONS OF CONNECTED PARTS | |
DE3317784A1 (en) * | 1982-07-16 | 1984-01-19 | Volkswagenwerk Ag, 3180 Wolfsburg | Bearing-cap bolt connection |
RU2057949C1 (en) * | 1992-08-06 | 1996-04-10 | Акционерное общество открытого типа "Авиадвигатель" | Turbo-machine part joints |
RU2263827C2 (en) * | 2003-04-28 | 2005-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение прикладной механики им. академика М.Ф. Решетнева" | Bolt joint for members having different heat expansion coefficients |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU192601U1 (en) * | 2016-07-29 | 2019-09-23 | Сименс Мобилити Гмбх | CONNECTION NODE BETWEEN CONSTRUCTION ELEMENTS WITH VARIOUS HEAT EXTENSION FACTORS |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11242129B2 (en) | Aerofoil structure and method of assembly | |
US8661835B2 (en) | Bushing for torque load transfer attachment hardware | |
US8177169B2 (en) | Integrative structure for aircraft fairing | |
US10150553B2 (en) | Device and method for assembling two sections of aircraft fuselage | |
EP2921727B1 (en) | U-shaped clip for fixing a link rod within an aircraft clevis | |
US10480659B2 (en) | Coupling device for the rotary coupling of a pivot shaft of a flap diaphragm of an exhaust gas flap with a drive element | |
US20220169365A1 (en) | Assembly with captive nut | |
US20120006942A1 (en) | Coupling assembly | |
US11623731B2 (en) | Aircraft, aircraft wings and associated shear ties | |
RU2660308C1 (en) | Fastening connection of parts from materials with different heat expansion coefficients | |
US3267792A (en) | Torque limited hex nut | |
RU2583532C1 (en) | Protective aircraft panel | |
JP2018527523A (en) | Assembly with locked locking stud | |
KR100626759B1 (en) | Fan | |
US20180148153A1 (en) | Fuselage Skin Panel Connection System and Method for Connecting Skin Panels | |
JP2017214920A (en) | Thrust reverser honeycomb panel load distribution systems and methods | |
US9988931B2 (en) | Turbine exhaust cylinder/ turbine exhaust manifold bolted part span turbine exhaust flaps | |
BRPI0721346B1 (en) | fan blade connection | |
US10752337B2 (en) | Assembly of a modular and replaceable wing leading edge assembly for extremely high temperature applications | |
US9458891B2 (en) | Contoured disc coupling | |
US20170175794A1 (en) | Fastener system and assembly | |
US20060243864A1 (en) | Unitized rotary actuator hinge fitting | |
EP3249179B1 (en) | Apparatus with a fastener and method of restricting fluid flow using the fastener | |
US11345479B2 (en) | Aircraft engine attachment comprising inclined fixing elements, aircraft comprising said engine attachment and method for fixing an engine to an aircraft pylon using said engine attachment | |
US20160208642A1 (en) | Turbine exhaust cylinder/turbine exhaust manifold bolted full span turbine exhaust flaps |