×
20.06.2019
219.017.8cd6

Результат интеллектуальной деятельности: ЗАКЛЕПКА И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕРАЗЪЕМНОГО ЗАКЛЕПОЧНОГО СОЕДИНЕНИЯ В УГЛЕКОМПОЗИТНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к машиностроению, а именно к заклепкам, и направлено на повышение надежности и прочности заклепки и соединения в целом. Заклепка состоит из стержня, выполненного из полимерного композиционного материала с волокнами, ориентированными вдоль его оси, с цилиндрической головкой на одном конце, установлена в корпус, состоящий из цилиндрически соосных закладной головки и втулки, при этом нижняя часть втулки выполнена на конус, между цилиндрической головкой заклепки и нижней частью втулки корпуса установлено кольцо, длина втулки корпуса равна толщине соединяемых деталей, а конус нижней части втулки корпуса находится под соединяемыми деталями на толщину кольца, внешний диаметр втулки корпуса равен диаметру цилиндрической головки заклепки, а внутренний - диаметру стержня, внешний диаметр кольца равен внешнему диаметру втулки. На стержне выполнена резьба во всю его длину и калиброванная шейка, расположенная от цилиндрической головки заклепки на расстоянии, равном толщине соединяемых деталей. От калиброванной шейки до конца стержня выполнена двухсторонняя продольная лыска. Втулка корпуса и стержень образуют винтовую пару, а закладная головка корпуса имеет шестигранную форму. Кольцо выполнено из титанового сплава. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а также может быть использовано в авиастроении и других отраслях народного хозяйства, для получения неразъемных соединений клепкой при производстве и ремонте высоконагруженных деталей из волокнистых полимерных композиционных материалов (ПКМ) типа угле-боро-органопластиков.

При выполнении клепальных работ при производстве и, особенно, при ремонте конструкций летательного аппарата имеются такие места, которые не допускают двухстороннего подхода к ремонтируемому участку.

Известно, что для производства клепальных работ в местах, не имеющих двухстороннего подхода, разработаны и применяются следующие специальные типы заклепок из металлических сплавов, замыкающая головка которых может быть образована специальным инструментом или способом, это: заклепки с сердечником, штырьковые, гайкопистоны и взрывные двухкамерные заклепки (см., например, Горюнов Ю.Б. Клепальные работы. - М. Военное издательство МО СССР, 1960, с. 54-67).

Недостатком всех этих заклепок из различных металлических материалов является то, что они сами по своей сути являются несовместимыми с соединяемыми деталями, если последние выполнены из ПКМ, с точки зрения электрохимической коррозии, радиозаметности при облучении самолета радиолокационными станциями обнаружения противника, сравнительно большой их массой. Кроме того, исследование технологических процесов сборки и ремонта деталей планера летательного аппарата, выполненных из ПКМ, при визуальном и инструментальном методах контроля показало, что в местах установки таких специальных заклепок (взрывных, заклепок с сердечником и штырьковых, гайкопистонов) возникают внешние и подповерхностные повреждения в виде трещин и сколов, которые возникают в результате разрушения связующего ПКМ соединяемых деталей при их постановке. Это существенно снижает прочность заклепочного соединения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является заклепка и способ получения неразъемного заклепочного соединения деталей из ПКМ (см., например, Патент RU 2582472, С1, МПК7 F16В 19/06, В21J 15/02, опубл. 27.04.2016, Бюл. №12 - 11 с: ил.).

Заклепка, состоит из стержня, выполненного из полимерного композиционного материала с волокнами, ориентированными вдоль оси стержня, с цилиндрической головкой на одном конце и неотвержденной верхней частью стержня на другом конце, установлена в корпус, выполненный из отвержденного препрега родственного соединяемым деталям композиционного материала и состоящий из цилиндрических соосных закладной головки и втулки, при этом закладная головка прозенкована, а нижняя часть втулки выполнена на конус, между цилиндрической головкой заклепки и нижней частью втулки корпуса установлено кольцо из тканного неотвержденного препрега, при этом длина втулки корпуса равна толщине соединяемых деталей, а конус нижней части втулки корпуса находится под соединяемыми деталями на толщину кольца, внешний диаметр втулки корпуса равен диаметру цилиндрической головки заклепки, а внутренний - диаметру стержня, внешний диаметр кольца равен внешнему диаметру втулки, при этом только на неотвержденную верхнюю часть стержня установлена фторопластовая обечайка.

Недостатком такой заклепки является низкая надежность и прочность заклепки, что обусловлено обеспечением недостаточной стяжкой соединяемых деталей в пакет, так как кольцо выполнено из неотвержденного препрега, а стержень и втулка не имеют резьбы.

Способ получения неразъемного заклепочного соединения заключается в размещении заклепки в соосных отверстиях соединяемых деталей, не имеющих двухстороннего подхода к заклепочному шву, фиксируя закладную головку корпуса заклепки, вытягивают за фторопластовую обечайку стержень заклепки вверх, образуя при этом замыкающую головку с внутренней стороны соединяемых деталей, удаляют фторопластовую обечайку с верхней части стержня заклепки и после полимеризации препрега кольца пропитывают неотвержденные волокна стержня заклепки клеевой композицией и в холодном состоянии формируют фиксирующую часть закладной головки в прозенкованных отверстиях корпуса заклепки.

Недостатком указанного способа является низкая технологичность и прочность заклепочного шва, обусловленные тем, что кольцо из препрега в момент поставки находится в неотвержденном (неполимеризованном) состоянии, что приводит к недостаточной стяжке соединяемых деталей в пакет.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности и прочности заклепки и неразъемного заклепочного соединения деталей из ПКМ в целом.

Указанный технический результат достигается тем, что заклепка, состоящая из стержня, выполненного из полимерного композиционного материала с волокнами, ориентированными вдоль его оси, с цилиндрической головкой на одном конце, установлена в корпус, выполненный из отвержденного препрега, родственного соединяемым деталям композиционного материала, и состоящий из цилиндрически соосных закладной головки и втулки, при этом нижняя часть втулки выполнена на конус, между цилиндрической головкой заклепки и нижней частью втулки корпуса установлено кольцо, длина втулки корпуса равна толщине соединяемых деталей, а конус нижней части втулки корпуса находится под соединяемыми деталями на толщину кольца, внешний диаметр втулки корпуса равен диаметру цилиндрической головки заклепки, а внутренний - диаметру стержня, внешний диаметр кольца равен внешнему диаметру втулки, согласно изобретению на стержне выполнена резьба во всю его длину и калиброванная шейка, расположенная от цилиндрической головки заклепки на расстоянии равном толщине соединяемых деталей, от калиброванной шейки до конца стержня выполнена двухсторонняя продольная лыска, при этом втулка корпуса и стержень образует винтовую пару, а закладная головка корпуса имеет шестигранную форму, при этом кольцо выполнено из титанового сплава.

Техническим результатом изобретения является повышение технологичности получения и прочности неразъемного заклепочного соединения деталей из ПКМ при отсутствии двухстороннего подхода (одновременно к закладной и замыкающей головкам) к заклепочному шву, что достигается за счет того, что кольцо выполнено из титанового сплава с высокой коррозионной стойкостью.

Указанный технический результат достигается тем, что способ получения неразъемного заклепочного соединения, заключающийся в том, что после размещения заклепки в соосных отверстиях соединяемых деталей, согласно изобретению вращают закладную головку корпуса заклепки до появления на уровне ее внешней поверхности калиброванной шейки стержня, а выступающую часть стержня удаляют по калиброванной шейке.

Сущность изобретения устройства заключается в том, что на стержне выполнена резьба во всю его длину для образования винтовой пары с втулкой корпуса и калиброванная шейка, расположенная от цилиндрической головки заклепки на расстоянии равном толщине соединяемых деталей для производства контроля величины затягивания винтовой пары при стягивании соединяемых деталей в пакет, от калиброванной шейки до конца стержня выполнена двухсторонняя продольная лыска для удерживания стержня от вращения, при этом втулка корпуса и стержень образует винтовую пару, а закладная головка корпуса имеет шестигранную форму, при этом кольцо выполнено из титанового сплава для образования замыкающей головки заклепки при его пластической деформации о конус втулки корпуса.

Сущность изобретения способа заключается в том, что вращают закладную головку корпуса заклепки, удерживая стержень от вращения по плоским поверхностям продольных лысок, до появления на уровне ее внешней поверхности калиброванной шейки стержня, что определяет требуемую стяжку пакета соединяемых деталей, а выступающую часть стержня удаляют по калиброванной шейке.

Этим достигается технический результат изобретения устройства и способа.

Конструкция заклепки и способ получения неразъемного заклепочного соединения приведены на фиг.1 и фиг.2 соответственно, где обозначенно: 1 - стержень заклепки, 2 - цилиндрическая головка, 3 - калиброванная шейка стержня, 4 - закладная шестигранная головка корпуса заклепки, 5 - втулка корпуса заклепки, 6 - кольцо из титанового сплава, 7 - выступающая часть стержня, 11 - двухсторонняя продольная лыска на концевой части стержня; а, б) размещение заклепки в отверстиях соединяемых деталей, в) образование замыкающей головки, г) удаление выступающей части стержня по калиброванной шейке, д) заклепка в рабочем состоянии с закладной и замыкающей головками.

Стержень заклепки 1 выполнен с цилиндрической головкой 2 на одном конце и имеет левую резьбу во всю длину стержня. На стержне имеются двухсторонняя продольная лыска 11 и калиброванная шейка 3, которая располагается от цилиндрической головки заклепки на расстоянии равном толщине соединяемых деталей. По калиброванной шейке стержня заклепки производится контроль величины затягивания винтовой пары (стержень-корпус) при стягивании соединяемых деталей в пакет до полной пластической деформации кольца 6 о конусную концевую часть корпуса заклепки. Стержень заклепки устанавливается во втулку корпуса 5 заклепки на левую резьбу, левую резьбу имеет и втулка корпуса.

Корпус заклепки состоит из цилиндрических соосных закладной шестигранной головки 4 и втулки 5. Шестигранная головка необходима для стягивания в пакет соединяемых деталей, что обеспечивает надежность и прочность заклепки и соединения в целом.

Корпус заклепки с закладной головкой 4, втулкой 5 и стержень выполнены из отвержденного препрега, родственного соединяемым деталям композиционного материала, то есть содержат аналогичный наполнитель (упрочнитель) и связывающее (матрицу). Упрочнителем корпуса заклепки и стержня являются продольные углеволокна (в качестве которого может быть использована углелента типа ЛУП-0,1), а матрицей (связующим) - полимерная композиционная смола, например, марки ЭНФБ (ЭНФБ-2М). Углеволокна корпуса заклепки и стержня расположены вдоль продольной оси.

Внешний диаметр втулки корпуса 5 заклепки равен диаметру цилиндрической головки 2 стержня, а внутренний - диаметру стержня 1 заклепки. Корпус заклепки вместе со стержнем образуют винтовую пару с левой резьбой, что позволяет после установки заклепки в соединяемые детали стягивать их в единый пакет, повышая надежность и прочность заклепки, и соединения в целом. Цилиндрическая часть втулки с резьбой корпуса 5 равна толщине соединяемых деталей.

Между цилиндрической головкой заклепки 2 и нижней конусной частью втулки корпуса заклепки установлено кольцо 6 из коррозионностойкого титанового сплава, например, марки ВТ-16, применяемого для крепежных деталей (см., например, Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов (ВИАМ). Алюминиевые, титановые, магниевые и бериллиевые сплавы. Под общей редакцией академика РАН Е.Н. Каблова. Ответственный за выпуск буклета КТН В.В. Антипов: URL: http://www.admin@viam.ru, с. 28 (дата обращения 12.11.2017).

Кольцо предназначено для образования замыкающей головки заклепки за счет его пластической деформации о конус втулки корпуса при вращении винтовой пары втулка-стержень, что обеспечивает надежную фиксацию заклепки с внутренней стороны соединяемых деталей, значительно повышая надежность, прочность и технологичность заклепки.

Внутренний диаметр кольца 6 равен диаметру стержня 1, а внешний диаметр кольца равен диаметру цилиндрической головки 2 стержня и внешнему диаметру корпуса.

Конус втулки корпуса заклепки выступает под соединяемыми деталями на расстояние равное толщине кольца 6.

Способ получения неразъемного заклепочного соединения деталей авиационных конструкций, выполненных из полимерных композиционных материалов, при помощи заклепки заключается в следующем (фиг.1, 2).

Соединяемые детали 9, 10, не имеющие двухстороннего подхода (одновременно к закладным и замыкающим головкам) к заклепочному шву, выполнены с соосными отверстиями 8.

Заклепки размещают в соосных отверстиях (фиг.2 а, б) соединяемых деталей таким образом, чтобы закладная шестигранная головка заклепки упиралась на соединяемые детали (фиг.2, б).

Фиксируют стержень заклепки по плоским поверхностям продольных лысок 11 стержня 1 от вращения.

Вращая закладную головку 4 заклепки по винтовой паре с левой резьбой, вытягивают стержень заклепки 1 вверх (фиг2, в), деформируя при этом кольцо из титанового сплава ВТ-16 о конус втулки заклепки (фиг.2, в). При этой деформации кольца 6 из него образуется замыкающая головка, а соединяемые детали стягиваются в пакет, что повышает прочность и надежность заклепочного шва.

Вращение закладной шестигранной головки корпуса заклепки производиться до появления на уровне ее внешней поверхности калиброванной шейки стержня. Это говорит о том, что титановое кольцо пластически деформировалось и полностью обжало конусную концевую часть корпуса заклепки.

Выступающую часть стержня заклепки «заподлицо» удаляют по калиброванной шейке по внешней поверхности закладной головки заклепки (фиг.2, г).

Сравнительный анализ с прототипом разработанной заклепки показывает, что она отличается наличием винтовой пары с левой резьбой в виде корпуса заклепки с закладной шестигранной головкой 4 и стержня из отвержденного препрега, родственного соединяемым деталям композиционного материала, волокна которых имеют высокую удельную прочность на срез.

Заклепка имеет кольцо из титанового сплава ВТ-16, обладающего высокой коррозионной стойкостью, внешний диаметр которого равен диаметру цилиндрической головки стержня, который имеет левую резьбу, левую резьбу имеет и внутренняя поверхность корпуса заклепки.

Это позволяет образовывать замыкающую головку за счет деформации титанового кольца о конусную (концевую) часть корпуса заклепки, при отсутствии двухстороннего подхода (одновременно к закладной и замыкающей головкам) к заклепочному шву, стягивая соединяемые детали в пакет, улучшая прочность, надежность и технологичность соединения.

Таком образом, предлагаемая заклепка и способ получения неразъемного заклепочного соединения при помощи нее, соответствует критерию «новизна».

Эффективность от применения предлагаемых технических решений достигается за счет повышения прочности, надежности и технологичности получения неразъемного заклепочного соединения деталей авиационной конструкции из полимерных композиционных материалов, при отсутствии двухстороннего подхода к заклепочному шву.


ЗАКЛЕПКА И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕРАЗЪЕМНОГО ЗАКЛЕПОЧНОГО СОЕДИНЕНИЯ В УГЛЕКОМПОЗИТНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ
ЗАКЛЕПКА И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕРАЗЪЕМНОГО ЗАКЛЕПОЧНОГО СОЕДИНЕНИЯ В УГЛЕКОМПОЗИТНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ
ЗАКЛЕПКА И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕРАЗЪЕМНОГО ЗАКЛЕПОЧНОГО СОЕДИНЕНИЯ В УГЛЕКОМПОЗИТНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 211-220 из 244.
11.07.2020
№220.018.31c8

Способ определения параметров частотно-кодированных сигналов в автокорреляционном приемнике

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к способам и технике радиотехнического мониторинга источников радиоизлучений. Технический результат выражается в обеспечении возможности определения наличия частотно-кодированных сигналов (ЧКС) и их параметров в автокорреляционном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002726188
Дата охранного документа: 09.07.2020
12.07.2020
№220.018.3215

Способ определения параметров частотно-кодированных сигналов в автокорреляционном приемнике

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к способам и технике радиотехнического мониторинга источников радиоизлучений. Технический результат выражается в обеспечении возможности определения наличия частотно-кодированных сигналов (ЧКС) и их параметров в автокорреляционном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002726221
Дата охранного документа: 10.07.2020
15.07.2020
№220.018.3294

Беспилотный медицинский комплекс

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям комплексов медицинского назначения, в которых используются беспилотные летательные аппараты. Беспилотный медицинский комплекс содержит беспилотный летательный аппарат мультироторного типа, имеющий блок управления,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002726390
Дата охранного документа: 13.07.2020
16.07.2020
№220.018.3332

Противобуксовочное устройство

Изобретение относится к автомобильному транспорту. Противобуксовочное устройство содержит металлические кронштейны, выполненные составными их трех частей. Каждые две части попарно соединены между собой шарнирно. Одна из частей кронштейна имеет узкое отверстие по длине. Фиксирующие пластины...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002726490
Дата охранного документа: 14.07.2020
18.07.2020
№220.018.33e0

Обувь

Изобретение относится к обуви, которая содержит верх и подошву, скрепленные между собой, при этом на ней расположены каналы, соединяющие полость под подошвой обуви с окружающей атмосферой и/или окружающей средой, причем на верху обуви дополнительно установлен съемный насадок, при этом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002726819
Дата охранного документа: 15.07.2020
21.07.2020
№220.018.34fb

Способ анализа сложных сигналов в автокорреляционном приемнике

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к способам и технике радиотехнического мониторинга источников радиоизлучений. Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, выражается в повышении точности определения параметров ЛЧМ, ФКМ и простых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002726937
Дата охранного документа: 17.07.2020
24.07.2020
№220.018.3610

Способ учета ветра при применении авиационных бомб

Изобретение относится к области баллистического обеспечения применения авиационных бомб и может быть использовано при разработке новых и модернизации существующих авиационных прицельных систем летательных аппаратов. Для учета ветра при применении авиационных бомб скорость ветра измеряют на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002727280
Дата охранного документа: 21.07.2020
29.07.2020
№220.018.38a6

Устройство регулирования частоты автономного синхронного генератора электроагрегата

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах регулирования частоты наземных средств энергоснабжения воздушных судов. Технический результат - уменьшение колебаний частоты автономного синхронного генератора, сокращение времени наступления установившегося...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002727922
Дата охранного документа: 27.07.2020
06.08.2020
№220.018.3d68

Пистолет-распылитель

Изобретение относится к области создания элементов для нанесения пенных материалов, средств в интересах маскировки наземных объектов, в частности, для нанесения пены для маскировки наземных объектов от систем радиолокационного и оптико-электронного наблюдения. Пистолет-распылитель состоит из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002729082
Дата охранного документа: 04.08.2020
20.04.2023
№223.018.4acb

Способ помехозащиты оптико-электронных средств от мощных лазерных комплексов

Изобретение относится к радиолокации и может использоваться для защиты оптико-электронных средств (ОЭС) от мощных оптических излучений. Технический результат состоит в повышении эффективности защиты ОЭС от поражения оптическим излучением. Для этого принимают оптические излучения ОЭС,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002777049
Дата охранного документа: 01.08.2022
Показаны записи 1-1 из 1.
27.04.2016
№216.015.3a13

Заклепка и способ получения неразъемного заклепочного соединения

Изобретение относится к машиностроению, а также может быть использовано в судостроении и других отраслях народного хозяйства. Техническим результатом изобретения является повышение надежности неразъемного заклепочного соединения деталей из полимерно композиционных материалов и его...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002582472
Дата охранного документа: 27.04.2016
+ добавить свой РИД