Болт-заклепочное и болтовое соединение элементов авиационных конструкций

Размещено на http://www.allbest.ru/

Болт-заклепочное и болтовое соединение элементов авиационных конструкций

План

1. Параметры болтового соединения

2. Виды болтов

3. Болт-заклепочное соединение

4. Расчет на прочность болтового соединения

Контрольные вопросы

Литература

1. Параметры болтового соединения

В современном самолете широко применяют соединения болтами, которые различают по типам, диаметрам, квалитетам точности и материалам. Болтами обычно соединяют однородные пакеты, в состав смешанных пакетов входят детали из сплавов ВТ14, ВТ3, ВТ22, 40ХМА, ВНС5, 30ХГСА.

Когда потребные диаметры заклепок становятся более 8 мм, вместо них в неразъемных соединениях используют болты. Во всех разъемных соединениях применяют болты, работающие как на срез, так и на разрыв.

В подвижных разъемных соединениях болты, как правило, работают на срез и еще выполняют функцию оси, вокруг которой происходит взаимное перемещение деталей. Основными параметрами болтового соединения являются диаметр и длина болта (рис. 1), которая определяется выражением

L = S + H_Г + S_ш + h,

где h = (1,2 ... 2) шага резьбы - запас нарезной части болта.

Стандартные длины болтов приведены в ГОСТе. Диаметры болтов также выбирают по стандартам в зависимости от действующих нагрузок отдельно для болтов, работающих на срез и на растяжение.

Рис. 1. Параметры болтового соединения.

2. Виды болтов

В зависимости от формы стержня болты и винты бывают с нормальным стержнем, с подголовком, с утолщенным стержнем. По точности изготовления болты разделяют на: повышенной точности, нормальной точности, грубой точности.

Стандартные болты могут иметь различную форму головки: шестигранную с отверстием для стопорения, полукруглую, квадратный подголовок. Кроме того, в стержне болта может быть отверстие для шплинта.

Винты резьбовых соединений разделяются на крепежные, применяемые для соединения частей изделия, и установочные, предназначенные для предотвращения взаимного сдвига деталей.

Крепежные винты изготавливают с головкой под ключ или отвертку. Установочные винты имеют резьбу по всей длине стержня. К специальным болтам относятся болты конусные, откидные и др.

Стандартные гайки общего назначения могут быть шестигранными с одной или двумя фасками; шестигранными прорезными; шестигранными корончатыми и круглыми.

При постановке болтов поверхности деталей очищают, а в отверстие наносят грунт или смазочный материал.

Большое распространение получили в самолетостроении анкерные гайки, которые приклепываются внутри конструкции, что позволяет устанавливать болты без непосредственного доступа к гайке.

Сборку болтовых соединений производят в следующей последовательности: сначала наворачивают все гайки, затем легко затягивают их и наконец делают полную затяжку величина затяжки может быть отрегулирована с помощью специальных ключей: динамометрических или предельных. Предельные ключи выключаются при достижении определенного, заранее заданного момента затяжки. На динамометрических ключах есть указатель величины прилагаемого момента.

Оборудование, применяемое при постановке болтов, многообразно. Так, для постановки болтов без натяга применяют резьбозавертывающие пневматические машины Р3МП21-8-160, ГПРИ-8, ПВ21-180М, РПГУ21-10. Для постановки болтов с натягом применяют механизированный инструмент ПЗБ-204Г, ПГУЗ-3-70, ПГУЗ-5-130, РЗУП-5-60, РЗУУ-5-60, МПМБ-1. Для постановки болтов С упругопластическим натягом применяют переносные гидравлические устройства для запрессовки болтов ПГУЗ, ручные затягивающие устройства РЗУП, а также пневматические молотки для запрессовки болтов МПМБ-1. Для завертывания гаек применяются резьбозавертывающие пневматические ручные машины ГУП-2, ГУП-4, ГУП-6, ГРПМ-8, ВП, РЗМПУ, ИП, и РЭМП. Источниками питания для них являются гидравлические мультипликаторы.

В резьбовых соединениях возможно самоотвинчивание гайки. Чтобы избежать этого ,применяют средства стопорения. Отметим некоторые из них: стопорение контргайкой, стопорение разводными шплинтами, стопорение проволкой, стопорение упругой (пружинной) шайбой, стопорение деформируемыми (стопорными) шайбами, стопорение по средствам местной пластической деформации, стопорение заливкой лаком или закрашиванием красками, стопорение путем увеличения сил трения в резьбе.

Рис. 2. Виды болтов: а) - с полукруглой головкой; б) - с цилиндрической головкой; в) - с цилиндрическо-сферической головкой; г) - с полупотайной головкой; д) - с потайной головкой; е) - с цилиндрической головкой и углублением под ключ; ж) - конусный; з) - ступенчатый.

3. Болт-заклепочное соединение

Применение болт-заклепок и болтов с натягом позволяет резко увеличить срок службы соединения, это достигается благодаря упрочнению в зонах :гнезда под потайную головку; переходной кромки между гнездом и отверстием; поверхности отверстия. Другой особенностью постановок болт-заклепок и болтов с натягом является совмещение двух операций: постановки заклепки или болта и одновременного упрочнения отверстия. Другими словами, упрочняющим инструментом является сам соединительный элемент, а не дорн или раскатник. Однако крепеж с натягом может быть применен только в местах двусторонним подходом. Болт-заклепки состоят из двух деталей-стержня и кольца. Стержень болт-заклепки состоит из: гладкого цилиндрического участка длиной l, соответствующей толщине склепываемого пакета; среднего участка с накатанными концевыми ребрами, на которые обжимается кольцо; шейки, по которым происходит разрыв стержня после обжатия кольца; хвостовика с мелкими накатанными ребрами, за которые захватывается стержень зажимами специального пресса.

Длина цилиндрического участка определяется в зависимости от толщины склепываемого пакета S:

l=S+(0..(-0,9)) мм.

Общая длина стержня L определяется из условия

L=l+K

Параметр К зависит от диаметра стержня.

Номинальные размеры колец для болт-заклепок

D=1,6d ; H=1,4d

Рис. 3. Конструкция и основные параметры болт-заклепки: 1 - стержень, 2 - соединяемые детали, 3 - кольцо, 4 - гладкий участок, 5 - средний участок, 6 - шейка, 7 - хвостовик.

При втягивании стержней болт-заклепок на них необходимо наносить смазочный материал. Обжатие колец выполняется переносным прессом со сменными насадками. Для контроля качества выполнения соединений применяются: шаблон для замера толщины пакета и длины гладкой части стержня, шаблон для замера высоты замыкающей головки, шаблон для замера диаметра замыкающей головки.

Болты, работающие на срез, должны плотно прилегать к отверстию. При свободной посадке может произойти изгиб болта. Поэтому болты, работающие на срез в неподвижных соединениях, изготовляют по h8, а отверстия - по H9 или Н8, для подвижных соединений с подшипниками болты выполняют по f7. болтовой соединение стержень гайка

Для лучшей работы пакета на смятие в его теле должна размещаться гладкая часть болта, выход резьбы должен быть под шайбой, а резьба - только под гайкой. Гайка невысокая.

4. Расчет на прочность болтового соединения

Доказано, что усталостная долговечность болтового соединения, работающего на срез, значительно повышается при увеличении осевого натяга. Поэтому возможно, что в скором времени высота гаек для таких болтов увеличится (иначе резьба не выдержит на срез большого осевого натяга). Для болтов, работающих растяжение, не требуется посадки по высокому классу точности, соединение не люфтует из-за затяжки. Болты выполняют по h12 и отверстия под них делают с зазором 0,1 ... 0,2 мм. Резьба - длинная, заходит в тело пакета. Гайка высокая. Болты, работающие на растяжение, обычно разрушаются по резьбе из-за среза и смятия витков в местах перехода от нарезной части болта к гладкой. Это объясняется наличием концентрации напряжений в зоне сбега резьбы. Прочность нарезной части болта, находящейся в соединении с гайкой, зависит также еще от контактных напряжений, возникающих в витках резьбы, а также от неравномерного распределения нагрузки между витками резьбы на длине свинчивания.

Первые витки, расположенные у опорной поверхности гайки, нагружены гораздо больше, чем последующие, причем наиболее нагруженным является первый виток, который воспринимает до 30 % всей нагрузки. Следствием этого является неблагоприятное сочетание деформации гайки и болта под нагрузкой. Этим и объясняется наиболее частое разрушение резьбы именно по первому витку от опорной поверхности, особенно при знакопеременных нагрузках. Увеличение числа витков резьбы в гайке и, следовательно, ее высоты неэффективно. Поэтому высоту гайки обычно берут равной (0,8 ... 0,9) d, где d - наружный диаметр резьбы. Применение гаек из материала с модулем упругости меньшим, чем у материала болта, приводит к более равномерному распределению нагрузки по виткам. Для соединений, работающих на разрыв, диаметр болта подбирают по ГОСТу по внутреннему диаметру резьбы.

Для болтов, работающих одновременно на срез и растяжение, соответствующие диаметры подбирают из условия работы на срез и растяжение. Из двух диаметров берется наибольший. Для него по третьей теории прочности определяют суммарное действующее напряжение

где _p - напряжение разрыва в болте; - напряжение среза в болте.

При выборе диаметра болтов надо учитывать, что в силовых конструкциях не рекомендуется применять болты диаметром менее 5 мм При установке единичных болтов их диаметр должен быть не менее 8 мм. Толщину стенки полых болтов во избежание их овализации рекомендуется делать не менее 0,25 диаметра болта.

Шаг болтов так же, как и для заклепок, определяется из условия прочности соединяемых деталей при передаче действующих сил. Минимальный шаг болтов лимитируется возможностью подхода гаечного ключа. Этот размер также должен выдерживаться при постановке болта вблизи стенки или другой детали, мешающей подходу ключа. Размеры под гаечные ключи приводятся в нормалях.

Для повышения ресурса болтовых соединении так же, как и для заклепок, применяют увеличение радиального и осевого натягов Наибольшее повышение сопротивления усталости достигается натягом, при котором в стержне болта возникают напряжения равные 0,6...0,8 предела пропорциональности. Дальнейшее увеличение затяжки нецелесообразно, так как может привести к преждевременному разрушению соединения. Дополнительного увеличения ресурса можно добиться путем поверхностной пластической деформации отверстий под болт, получаемой раскаткой и дернованием, это равносильно установке болта с большим натягом (дернование - это протягивание через предварительно образованное отверстие инструмента несколько большего диаметра).

Контровка неразъемных болтовых соединений осуществляется кернением, о чем должна быть сделана соответствующая запись на чертеже. Разъемные болтовые соединения можно контрить шплинтами, применяя корончатые гайки. Возможна контровка специальными стандартными шайбами (рис. 4). Для резьбовых соединений, находящихся внутри цилиндров и труб, применяют контровку шпильками с клеем, штифтами, валиками. Кроме того, для неразъемных соединений можно использовать самоконтрящиеся гайки.

Рис. 4. Виды контровки болтовых соединений.

При одностороннем подходе применяются анкерные гайки. Гайки приклепываются к внутренним элементам конструкции заранее, а в процессе сборки ответный элемент конструкции привинчивается к гайке винтом.

Рис. 5. Обозначения болтового соединения на чертеже: 1 - болт; 2 - гайка; 3 - шайба; 4 - шплинт.

При оформлении чертежа позиции на болт, гайку, шайбу и шплинт для одного соединения проставляются совместно, как показано на рис.11.5.

Контрольные вопросы

Область применения болтового соединения.

Назовите параметры болтового соединения.

В чем особенности болтов, работающих на растяжение?

Как определяется шаг болтов?

Назовите способы увеличения ресурса болтового соединения.

Приведите примеры контровки болтовых соединений.

Литература

Войт Е.С., Ендогур А.И., Мелик-Саркисян З.А., Алявдин И.М. Проектирование конструкций самолетов. М.: Машиностроение, 1987. Стр. 45-47.

Размещено на Allbest.ru