SU1754924A1

SU1754924A1 - Multi-line connection of parts

Info

Publication number: SU1754924A1
Application number: SU904852140A
Authority: SU
Inventors: Эдуард Николаевич Румянцев; Александр Григорьевич Шаманов; Владимир Львович Низковский; Владимир Григорьевич Бабичев
Original assignee: Харьковский авиационный институт им.Н.Е.Жуковского
Priority date: 1990-07-10
Filing date: 1990-07-10
Publication date: 1992-08-15

Abstract

Использование: в машиностроении, в многор дных срезных болтовых соединени х . Сущность изобретени : в отверсти х со- един емых листов однонаправленно установлены р ды болтов с гайками и шайбами . Головки первого относительно места приложени нагрузки на сопр женный лист р да болтов выполнены с двум диаметрально противоположными выпуклыми наклонными участками на опорной поверхности с увеличивающимс к периферии головки зазором относительно листа и расположенными перпендикул рно этому р ду. Два других диаметрально противоположных участка опорной поверхности, расположенных перпендикул рно первым, выполнены, с радиальными выступами со скругленным поперечным сечением. Опорные торцы шайб другого крайнего р да болтов выполнены аналогичными упом нутым опорным поверхност м головок. 1 з. п. ф- лы, 5 ил.Use: in mechanical engineering, in multiple shear bolted joints. Summary of the Invention: Rows of bolts with nuts and washers are installed unidirectionally in the holes of the joining sheets. The heads of the first, relative to the point of application of the load on the mating sheet, are provided with two diametrically opposed convex inclined sections on the supporting surface with a gap increasing to the periphery of the head relative to the sheet and located perpendicular to this row. The other two diametrically opposite sections of the supporting surface, which are located perpendicularly to the first, are made with radial projections with a rounded cross section. The bearing ends of the washers of the other extreme row of bolts are made similar to the aforementioned bearing surfaces of the heads. 1 h. n. fly, 5 ill.

Description

елate

СWITH

Изобретение относитс к машиностроению и может быть использовано при изготовлении многор дных соединений деталей.The invention relates to mechanical engineering and can be used in the manufacture of multi-component connections of parts.

Известна конструкци многор дных срезных болтовых соединений. Усталостна долговечность известных соединений вб многом определ етс уровнем напр жении см ти по стенкам крайних р дов отверстий под болты. Дл снижени нагруженности крайних р дов болтов примен ют уменьшенный диаметр, либо их установку с разреженным шаг ом. Однако эффективность этих меропри тий мала Снижени загруженности крайних р дов болтов можно добитьс установкой их в пакет деталей под углом к нагрузке.Однако известное соединение трудоемко при сборкеThe design of multi-shear bolted connections is known. The fatigue life of the known compounds is largely determined by the level of stress on the walls of the extreme rows of bolt holes. To reduce the loading of the extreme rows of bolts, a reduced diameter is used, or their installation with sparse pitches. However, the effectiveness of these measures is low. Reducing the workload of the extreme bolt rows can be achieved by installing them in a package of parts at an angle to the load. However, the known connection is laborious in assembling

Наиболее близким к изобретению вл етс соединение деталей, в котором опорна поверхность головки болта выполнена со скосом поверхности по отношению к соедин емой детали, что позвол ет при изгибе крепежного элемента уменьшить отпорную реакцию листа и повысить тем самым податливость крайних р дов болтов. Однако и это соединение ограничено использованием в болтах потайных головок, кроме того, оно устран ет нат г по отверстию, что снижает технический эффект соединени по повышению его усталостной долговечности.Closest to the invention is the joining of parts in which the bearing surface of the bolt head is made with a bevel of the surface relative to the part being joined, which allows, when bending the fastener, to reduce the resistance of the sheet and thereby increase the flexibility of the end rows of bolts. However, this connection is limited by the use of countersunk heads in bolts; in addition, it eliminates the tension on the hole, which reduces the technical effect of the connection to increase its fatigue life.

Цель изобретени - повышение надежности соединени .The purpose of the invention is to increase the reliability of the connection.

Дл достижени поставленной цели многор дное соединение деталей содержит однонаправленно установленные в отверсти х соедин емых листов р да болтов с размещенными на них шайбами и гайками, при этом два диаметрально расположенных участка опорной поверхности каждой голоКTo achieve this goal, the multiple connection of parts contains unidirectionally mounted in the holes of the joined sheets of a series of bolts with washers and nuts placed on them, with two diametrically located sections of the supporting surface of each head.

вки первого, относительно места приложени нагрузки на сопр женный с ней лист р да болтов, расположенных перпендикул рно упом нутому р ду, выполнены на- клон ными к оппозитно расположенными участками поверхности соедин емого листа и расположены относительно последних с увеличивающимис к периферии головки зазором. Два других диаметрально расположенных под углом 90° к упом нутым уча- сткам участки опорной поверхности каждой упом нутой головки выполнены с радиальными выступами со скругленным поперечным сечением, при этом опорные торцы шайб, размещенных на болтах первого р да относительно места приложени нагрузки на сопр женный с упом нутыми опорными торцами шайб лист, выполнены аналогично поверхности головок первого, относительно приложени нагрузки на сопр женный с упом нутыми головками лист р да болтов. При этом образующие выпуклых поверхностей опорных поверхностей опорных торцов головок болтов и шайб пр молинейны в направлении р да болтов. As regards the place of application of a load to a sheet of bolts adjacent to it, located perpendicular to the row, the first one is made inclined to the opposite side of the surface of the sheet to be joined and are located relative to the latter with an increase in the periphery of the head. The other two diametrically angled 90 ° to the mentioned sections of the supporting surface of each said head are made with radial protrusions with a rounded cross section, while the supporting ends of the washers placed on the bolts of the first row relative to the place where the load is applied to the interface with the said supporting ends of the sheet washers are made similar to the surface of the heads of the first, with respect to the application of a load on a sheet of bolts which is adjacent to the said heads. At the same time, the forming convex surfaces of the bearing surfaces of the end faces of the heads of bolts and washers are linear in the direction of a number of bolts.

На фиг. 1 изображена конструкци многор дного срезного болтового соединени деталей; на фиг, 2 - фрагмент конструкции соединени в районе установки крайнего р да болтов по выноске I с фиг. 1 до нагру- жени соединени ; на фиг. 3 - фрагмент конструкции соединени в районе установки крайнего болта после нагружени соединени : на фиг. 4 - конструкци и геометрические параметры головки болта от нагрузки на соединение, вид сбоку; на фиг. 5 - конструкци головки болта, вдоль нагрузки на соединение.FIG. 1 shows the structure of a multi-cut shear bolt connection of parts; Fig. 2 shows a fragment of the joint structure in the region of the installation of the outermost r bolts along the leader I of Figs. 1 before loading the joint; in fig. 3 shows a fragment of the joint structure in the region of the installation of the extreme bolt after loading the joint: in FIG. 4 shows the design and geometrical parameters of the bolt head from the joint load, side view; in fig. 5 shows the design of the bolt head along the joint load.

Многор дное соединение деталей состоит из соедин емых листов 1,2,скреплен- ных несколькими р дами болтов 3, гаек 4 и шайб 5. Усталостное разрушение соединени происходит по сечени м под крайние р ды болтов: листа 1 по сечению А-А, а листа 2 по сечению Б-Б (см. фиг, 1). Дл снижени нагруженное™ крайних р дов болтов опорные поверхности (поверхность В) головки первого относительно места приложени нагрузки на соедин емую деталь р да болтов выполнены наклонными к оппо- зитно расположенным участкам поверхности соедин емого листа 1, причем поверхность В расположена к детали 1 с увеличивающимс к периферии головки зазором . Увеличение зазора между головкой болта и соедин емым листом получена за счет выполнени поверхности головки выпуклой , причем образующа выпуклости пр молинейна в направлении первого р да болтов. На двух других диаметрально противоположных участках и расположенных под углом 90° к выпуклым участкам головки выполнены радиальные выступы б со скругленными поперечным сечением. После осевой зат жки болтов эпюра константных напр жений по опорной поверхности головки болта имеет вид (см. фиг. 2), а продольна ось болта занимает положение 06-06. После приложени на соединение эксплуатационной нагрузки Рэ происходит изгиб стержн болта и изменение положени головки болта относительно соедин емого листа, при этом зазор между головкой болта и поверхностью детали перед относительно места приложени нагрузки на деталь болтом уменьшаетс , а за болтом увеличиваетс (см. фиг, 3). Профилирование поверхности головки приводит к тому, что при изгибе болта его головка как бы обкатывает поверхность листа, не создава на гра- нице опорной поверхности большихThe multi-part connection of parts consists of joined sheets 1,2, fastened with several rows of bolts 3, nuts 4 and washers 5. Fatigue failure of the joint occurs along sections under the extreme rows of bolts: sheet 1 along section AA, and sheet 2 in section BB (see FIG. 1). To reduce the load-loaded ™ extreme rows of bolts, the bearing surfaces (surface B) of the head of the first relative to the place of application of the load on the part being joined are bolted to the part 1 of the surface being joined to the part 1 with increasing to the periphery of the head gap. The increase in the gap between the bolt head and the sheet to be joined is obtained by making the surface of the head convex, with the resulting bulges being straight in the direction of the first row of bolts. On the other two diametrically opposite sections and located at an angle of 90 ° to the convex sections of the head, radial projections b are made with rounded cross-section. After axial tightening of bolts, the plot of constant stresses along the bearing surface of the bolt head looks like (see Fig. 2), and the longitudinal axis of the bolt takes position 06-06. After an operational load Re is applied to the joint, the bolt rod bends and the bolt head changes relative to the sheet to be joined, while the gap between the bolt head and the surface of the part in front of the part applied to the part by the bolt decreases and the bolt increases (see Fig. 3 ). Profiling the surface of the head leads to the fact that when the bolt is bent, its head seems to roll over the surface of the sheet without creating large

контактных напр жений оЈг свойственных дл прототипа и базовых соединений. Дл разработанного соединени деталейcontact voltages Og characteristic of the prototype and basic compounds. For the developed connection of parts

величина пиковых напр жений (%1 значительно снижена. Наличие выступов 6 в соединении приводит к тому, что по месту веро тного усталостного разрушени соединени действуют большие контактные напр жени , своеобразный локальный нат г, который способствует повышению усталостной долговечности за счет создани остаточных сжимающих напр жений, повышению трещиностойкости соедин емых деталей. Выполнение опорной поверхности головки болта выпуклой способствует и повышению податливости стержн болта за счет уменьшени отпорной реакции листа. Повышение податливости болта приводит к снижению его нагруженнрсти по напр жению см ти по стенке отверсти под болт,the magnitude of peak stresses (% 1 is significantly reduced. The presence of protrusions 6 in the joint leads to the fact that, at the site of the probable fatigue failure of the joint, large contact stresses act, a kind of local tension, which contributes to an increase in the fatigue durability due to the creation of residual compressive stresses , increasing the crack resistance of the parts being joined. Making the bearing surface of the bolt head convex contributes to increasing the flexibility of the bolt rod by reducing the resistance reaction of foxes a. Increased ductility bolt reduces its nagruzhennrsti on voltage creasing of the wall of the bolt holes,

Необходимо отметить, что выполнение профилировани опорной поверхности и расположение выступов необходимо производить дл опорной поверхности, котора относительно места приложени на соедин емую деталь вл етс первой. Так, если такой поверхностью окажетс опорна поверхность шайбы (сечение Б-Б соединени ), то подобную поверхность головки болта по сечению А-А необходимо выполн ть дл поверхности шайбы.It should be noted that the profiling of the support surface and the arrangement of the protrusions must be made for the support surface, which is first with respect to the place of application to the part being joined. So, if such a surface is the bearing surface of the washer (section B-B of the joint), then a similar surface of the bolt head along section AA should be performed for the surface of the washer.

В самолетостроении нашли широкое применение соединени из легких дюралевых сплавов Д16Т, 895 посредством стальных болтов из материала ЗОХГСА. 16ХСН, ЗОХГСНА, Х18Н9Т. Дл таких пар сочетаний материалов можно рекомендовать выполнениз выступов шириной 5В 0,3-0,5 диаметра стержн болта, профилировать же остальную поверхность необходимо так, чтобы наибольший угол касательной к выпуклойIn aircraft manufacturing, compounds made of light Dural Alloys D16T, 895 have found wide application by means of steel bolts made of ZOHGSA material. 16HSN, ZOHHSSNA, H18N9T. For such pairs of combinations of materials, it is recommended to perform the projections with a width of 5V 0.3-0.5 diameters of the bolt rod, while the rest of the surface should be shaped so that the greatest angle of the tangent to the convex

Claims

the surface was no more than a $ 3-6 °. The developed joint allows a 1.2-1.4 fold increase in the fatigue life of the parts to be joined. This will increase the reliability of the connection, or, at a given level of reliability, will increase its service life, which will bring an economic effect during the operation of the connection. Claim 1. Multiple connection of parts containing a row of bolts unidirectionally installed in the holes of the joined sheets with bolts and nuts placed on them, with two diametrically opposite sections of the supporting surface of each head of the first relative to the point of application of the load on the associated sheet A number of bolts arranged perpendicularly to the said row are made inclined to the oppositely located surface areas of the sheet being joined and are located relative to the latter with a gap to the periphery of the head, characterized in that, in order to increase reliability, the inclined portions of the bearing surfaces of the heads are made convex, and the other two diametrically opposed, located at an angle of 90 ° to the said, portions of the supporting surface of each

the said head is made with radial protrusions with a rounded cross section, with an atom supporting ends of washers placed on the bolts of the first row relative to the place of application of the load

on the sheet mated with the said supporting ends of the washers, are made similar to the supporting surfaces of the heads of the first with respect to the place of application of the load on the interfaced with the said

heads sheet p yes bolts.

2. Connection according to claim. 2, in which the convex surfaces of the bearing ends of the heads of the bolts and washers are straight in the direction of the row of bolts.

h f

FIG.

B

Fig4

Fig.Z

Vid

5