SU1751463A1

SU1751463A1 - Method of making bolted joint process for parts

Info

Publication number: SU1751463A1
Application number: SU914911192A
Authority: SU
Inventors: Эдуард Николаевич Румянцев; Александр Григорьевич Гребеников; Александр Григорьевич Шаманов; Владимир Григорьевич Бабичев
Original assignee: Харьковский авиационный институт им.Н.Е.Жуковского
Priority date: 1991-02-15
Filing date: 1991-02-15
Publication date: 1992-07-30

Abstract

Использование: в машиностроении при получении cpeaHuk болтовых соединений деталей повышенного ресурса. Сущность изобретени ; в пакете соедин емых деталей выполн ют овальное отверстие с большей осью овала, равной диаметру стержн болта. Большую ось овала ориентируют в направлении прилагаемой нагрузки на детали . Устанавливают в отверстие болт с нат гом , размещают н а нем шайбу и навинчивают гайку. 4 ил.Use: in mechanical engineering when receiving cpeaHuk bolted joints of parts of increased resource. Summary of the Invention; An oval hole with a larger oval axis equal to the diameter of the bolt rod is made in the package of parts to be joined. The major axis of the oval is oriented in the direction of the applied load on the parts. A tension bolt is installed in the hole, a washer is placed on it and a nut is screwed on. 4 il.

Description

Изобретение относитс к машиностроению и может быть использовано при изготовлении срезных болтовых соединений повышенного ресурса,The invention relates to mechanical engineering and can be used in the manufacture of shear bolted joints of increased resource,

Известна конструкци срезных болтовых соединений, Усталостна долговечность болтовых соединений во многом определ етс характером посадки болтов в отверсти соедин емых деталей, Одним из эффективных средств повышени усталостной долговечности (либо обеспечени требуемого уровн усталостной долговечности) вл етс посадка болтов в отверсти с нат гом , обеспечиваема превышением диаметра цилиндрического стержн болта по сравнению с диаметром отверсти . Практическое большинство болтовых соединений имеет материал болтов более прочный, нежели материал соедин емых деталей. Поэтому необходимый нат г болтов реализуют запрессовкой болта в отверсти . Усталостна долговечность пр мо зависит от величи- ны нат га болтов однако требуетThe known design of shear bolted joints. The fatigue life of bolted joints is largely determined by the nature of the bolts fitting into the holes of the parts being joined. One of the effective means of increasing the fatigue life (or ensuring the required level of fatigue life) is fitting the bolts into the holes with tension, provided by exceeding the diameter of the cylindrical bolt rod compared with the diameter of the hole. The practical majority of bolted joints have bolt material more durable than the material of connected parts. Therefore, the necessary tension of bolts is realized by pressing a bolt into the holes. Fatigue life directly depends on the tension of bolts, but requires

энергоемкого технологического оборудовани дл установки болтов; применение больших нат гов дл болтов малого и среднего диаметра приводит к интенсивной коррозии под напр жением и, как правило, не разрешаетс дл ресурсных соединений; применение нат га дл болтов большого диаметра технически весьма затруднено как в плане большой энергоемкости процесса, так и существованием больших деформаций соедин емых деталей, привод щих к короблению конструкции.energy-intensive technological equipment for the installation of bolts; the use of large tension for bolts of small and medium diameter leads to intense corrosion under stress and, as a rule, is not permitted for resource connections; The use of tension for bolts of large diameter is technically very difficult, both in terms of high energy intensity of the process, as well as the existence of large deformations of the parts being joined, leading to distortion of the structure.

Дл уменьшени энергоемкости процесса запрессовки болтов в отверсти примен ют профилирование стержн болта, имеющего продольные выступы.To reduce the energy consumption of the process of pressing the bolts into the holes, a core of a bolt with longitudinal projections is used.

Однако известное болтовое соединение имеет в зоне веро тного разрушени часть отверсти с малым нат гом (либо его отсутствие ). Кроме того, как и цилиндрический нат г, известное болтовое соединение имеет большую величину раст гивающих напр жений на кромке отверсти , что снижает его эффективность,However, the known bolted joint has in the zone of probable destruction a part of the hole with low tension (or its absence). In addition, as well as the cylindrical tension, the known bolted joint has a large amount of tensile stresses on the edge of the hole, which reduces its efficiency,

ЧH

Јь ОО About

ыs

Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату вл етс способ получени болтового соединени деталей , предполагающий установку в пакет соедин емых деталей, выполнение а пакете отверсти , разделку отверсти прот гива- н%м7 установку, в отработанное отверстие пр мой запрессовкой, либо вт гиванием болта и установку на болт шайбы с последующим закручиванием гайкой. Техпроцесс достаточно технологичен, не требует высокой квалификации исполнителей, достаточ- н 5Гмехан 8Гзирован, а само болтовое соединение обладает васокими характеристиками статической и усталостной прочно- сти.The closest in technical solution and the achieved result is a method of obtaining a bolted connection of parts, which implies installation of connected parts into a package, making a hole in a package, cutting an opening in a used installation, directly pressing in, or pulling in a bolt and installing a washer on the bolt followed by tightening the nut. The technical process is sufficiently technological, does not require highly skilled performers, 5Gmechan 8Girovan is sufficient, and the bolted connection itself has high static and fatigue strength characteristics.

Однако установка цилиндрического болта в цилиндрическое отверстие с нат гом приводит, особенно дл болтов большого диаметра (более 12 мм) к значительному повышению энергоемкости сборочного процесса и зачастую невозможна. Кроме того , нат г болта в отверстии приводит к образованию больших окружных раст гивающих напр жений, которые уве- личивают величину средних циклических напр жений раст жени на кромке отверсти и снижают техническую эффективность нат га как средства обеспечени ресурса соединени .However, installing a cylindrical bolt in a cylindrical hole with a tension leads, especially for bolts of large diameter (more than 12 mm), to a significant increase in the energy intensity of the assembly process and is often impossible. In addition, the tension of the bolt in the hole leads to the formation of large circumferential tensile stresses, which increase the magnitude of the average cyclic stresses of tension on the edge of the hole and reduce the technical efficiency of the tension as a means of ensuring the life of the joint.

Цель изобретени - повышение срока службы болтового соединени путем увеличени его усталостной долговечности и снижени усили запрессовки болта.The purpose of the invention is to increase the service life of a bolt joint by increasing its fatigue life and reducing the pressing force of the bolt.

Дл достижени поставленной цели способ получени болтового соединени деталей включает выполнение в пакете соедин емых деталей отверсти , установку в отверстие с нат гом цилиндрического стержн болта, причем отверстие выполн ют овальным с наибольшей осью овала, равной диаметру стержн болта, вдоль направлени нагрузки на соединение, установку на болт шайбы и навинчивание гайки.To achieve this goal, a method for obtaining a bolt joint of parts involves making a hole in a package of parts to be connected, placing a cylindrical bolt rod in a hole with tension, the hole being oval with the largest oval axis equal to the diameter of the bolt rod, on the bolt washers and screwing the nut.

На фиг,1 показан характер установки болта в отверстие пакета соедин емых деталей; на фиг.2 - поперечное сечение стержн болта в пакете деталей в момент установки болта по сечению А - А на фиг.1; на фиг.З - болтовое соединение деталей; на фиг.4 - поперечное сечение стержн болта в пакете деталей и ха рактер нат гов по стенке отверсти после установки болта в услови х его эксплуатационного нагружени .Fig. 1 shows the manner in which the bolt is installed in the opening of the package of parts to be joined; figure 2 is a cross section of the bolt rod in the package of parts at the time of installation of the bolt along the section A - A in figure 1; on fig.Z - bolted connection parts; Fig. 4 shows a cross section of a bolt rod in a package of parts and a character of tension along the wall of the hole after the bolt is installed under the conditions of its operational loading.

Способ получени болтового соедине- ни деталей 1 и 2 заключаетс в выполнении в пакете соедин емых деталей овального отверсти 3, причем наибольша ось овала ориентирована вдоль направлени действи будущей эксплуатационной нагрузки иThe method of obtaining the bolted joint of parts 1 and 2 consists in carrying out an oval hole 3 in the package of connected parts, with the largest axis of the oval being oriented along the direction of action of the future operating load and

равна диаметру стержн болта 4 с цилиндрическим стержнем, например, вт гиванием (фиг 1),equal to the diameter of the bolt 4 with a cylindrical rod, for example, retraction (Fig. 1),

После вт гивани болта 4 в отверстие 3 производ т отрыв технологического хвостовика 5,после чего на болт устанавливают шайбу б и закручивают гайку 7. Поскольку наибольша ось овала равна диаметру стержн болта , то в продольном относительно нагрузки з эксплуатации Рэ сечении соединени нат г не реализуетс , зато в поперечном сечении , которое вл етс сечением статического и усталостного разрушени соедин емых деталей, образуетс радиальный нат г А, величина которого равнаAfter the bolt 4 is pulled into the hole 3, the technological tail 5 is pulled off, after which a washer b is installed on the bolt and the nut 7 is tightened. Since the oval axis is the largest with the diameter of the bolt rod, the tension of the joint is not long on the other hand, in cross section, which is a cross section of static and fatigue destruction of the parts being joined, a radial tension is formed, the value of which is equal to

ДнDay

нгнngn

dB dB

Очевидно, что размер минимальной оси овала необходимо вз ть из потребного нат га в соединении и соответственно размер резьбы (юлта выбрать несколько меньше либо равным Н0МИН.It is obvious that the size of the minimum axis of the oval must be taken from the required tension in the joint and, accordingly, the size of the thread (ylta should be chosen slightly less or equal to H0MIN.

Разработанный способ образовани болтового соединени по сравнению с прототипом позвол ет получить следующие положительные свойства: уменьшить (при равных нат гах в решении и прототипе) величину усили запрессовки болта, поскольку обм тию подвергаетс не вс поверхность отверсти а только его боковые поверхности; реализаци неравномерного нат га по контуру отверсти позвол ет в значительной степени снизить величину раст гивающих окружных напр жений на контуре отверсти . Это снижает величину средних циклических эксплуатационных напр жений на кромке загруженного отверсти , концентрацию напр жений возле отверсти и позвол ет получить в услови х циклического эксплуатационного нагружени большую усталостную долговечность соедин емых деталей, а зиа- читэсрок их службы увеличиваетс ,The developed method of forming a bolted joint as compared with the prototype allows one to obtain the following positive properties: to reduce (with equal tensions in the solution and the prototype) the magnitude of the bolt pressing force, since not the entire surface of the hole but only its lateral surfaces are subject to turning; The implementation of non-uniform tension along the hole contour allows to significantly reduce the value of tensile circumferential stresses on the hole contour. This reduces the average cyclic operational stresses at the edge of the loaded hole, the stress concentration near the hole and allows obtaining, under cyclic operational loading conditions, greater fatigue life of the connected parts, and increasing their service life.

Техническа реализаци способа не представл ет сложности и практически не отличаетс от техпроцесса установки болта базовых соединений и прототипа, Овальное отверстие под болт возможно получить посредством прот жек с профилированной пооерхностью. Технологи изготовлени болтов практически не изменена.The technical implementation of the method is not difficult and practically does not differ from the process of installing the bolt of the basic joints and the prototype. The oval hole for the bolt can be obtained by means of protruding with a profiled surface. The technology of bolt manufacturing is virtually unchanged.

В самолетостроении нашли применение нат ги пор дка 1,2 ± 0,2% от диаметра отверсти (большие нат ги не примен ют вследствие коррозии под напр жением). Дл разработанного решени можно рекомендовать нат ги пор дка 1,5 - 2,5%, поскольку способ снижает разрывные напр жени на контуре отверсти . Поэтому допоаниге ьный положительный эффектAircraft found the use of tension on the order of 1.2 ± 0.2% of the hole diameter (large tensions are not used due to corrosion under stress). For the developed solution, a tension of 1.5–2.5% can be recommended, since the method reduces the tensile stresses on the contour of the hole. Therefore, an additional positive effect

можно получить и при реализации большего радиального нат га.can be obtained when implementing a larger radial tension.

Таким образом данный способ получени болтового соединени деталей позвол ет при снижении усили запрессовки болта получить большие значени нат гов в соединении . Кроме того, снижение разрывных напр жений на контуре отверсти позвол ет получить по сравнению с прототипом выигрыш по усталостной долговечности соединени в 1,3 - 1,5 раза. Это повышает срок службы (ресурс) соединени на 5 - 9 %.Thus, this method of obtaining a bolt joint of parts allows, while reducing the pressing force of the bolt, to obtain large values of tension in the joint. In addition, the reduction of the breaking stresses on the hole contour allows, in comparison with the prototype, a gain of 1.3-1.5 times in the fatigue life of the joint. This increases the service life (resource) of the compound by 5% to 9%.

00

5five

Claims

Claim method A method of obtaining a bolt connection of parts, including making a hole in a package of connected parts, installing a cylindrical bolt rod with tension, then installing a washer and screwing a nut, characterized in that in order to increase service life by increasing fatigue life with a decrease the pressing forces, the hole in the package of parts is made oval with the largest axis of the oval, equal to the diameter of the bolt stem and oriented along the direction of the applied load on the joint the details.

FIG „2

/ H u

J.t, Lee

L

FIG. 3

FIG .4