Способ соединения стального троса в устройствах силового нагружения элементов летательных аппаратов
METHOD FOR CONNECTING A STEEL CABLE IN POWER LOADING DEVICES FOR AIRCRAFT ELEMENTS

Изобретение относится к машиностроению, а именно к способам и  устройствам для крепления концов стальных тросов при испытаниях на прочность или в эксплуатации, в частности при испытаниях элементов летательных (ЛА).
Способы заделки конца стального троса в конической полости широко применяются в технике, например, известен способ заделки концатроса в конической плоскости обоймы, при котором концы троса расплетают и после помещения их в полости обоймы уплотняют металлическим каленым порошком, а заделанный конец троса и конец корпусной обоймы заливают смолой. (Авторское свидетельство СССР №194492, МПК F16G 11/00, опубл. 1967)
Известно техническое решение по авторскому свидетельству СССР №254970, МПК F16G 11/05, опубл. 1969, где зажим для каната, содержащий корпус и установленный в нем между прядями каната конусный вкладыш, имеющий на поверхности пазы для укладки в них прядей, где вкладыш выполнен с цилиндрическим хвостиком, на котором свободнонасажена втулка.
Недостатком этих технических решений является большая трудоемкость изготовления, достаточно большие геометрические размеры и низкая надежность удержания троса.
Известны также способы крепления конца троса с расплетением жил троса с последующей заливкой в коническую форму расплавленного металла. Примером применения такого способа может служить техническое решение по авторскому свидетельству СССР №817365, МПК F16G11/04, опубл. 30.03.1981. Недостатком такого способа является большая трудоемкость изготовления и необходимость применения специальных приспособлений, а также соблюдение повышенных мер безопасности в процессе производства.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ заделки металлического каната по патенту Российской Федерации №2595068, МПК F16G 11/04, опубл. 20.08.2016.Способ заделки конца металлического каната заключается в вводе конца каната в конусный канал корпуса и его фиксации с помощью самонарезающего шурупа путем ввинчивания винтового элемента в центр нераспущенного конца каната.
Недостатком данного способа является недостаточная прочность. Результаты испытаний такого соединения показали, что его легко можно использовать только для заделки конца троса с тканевым сердечником, а для троса со стальным сердечником требуется выполнение дополнительных операций, которые увеличивают трудоемкость. Кроме того, такое соединение с тросом с тканевым сердечником нельзя применить при высоких температурах. При высоких температурах (более 300 С) тканевый сердечник начинает углероживаться, а при температурах более 800С может самопроизвольно загореться, что приводит к разрушению троса. Это недопустимо в процессе статических испытаний при нагреве элемента ЛА. Для того чтобы исключить такие случаи, удаляют тканевый сердечник. Это достаточно трудоемкая операция.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности соединения с объектом нагружения при статических испытаниях элементов ЛА, например обтекателя и упрощение производства заделки конца стального троса.
Этот результат достигается тем, что предложен способ соединения стального троса в устройствах силового нагружения элементов летательных аппаратов, включающий монтаж наконечника троса во втулку с конической полостью и его фиксацию с помощью крепежного элемента, отличающийся тем, что конец стального троса размещают во втулку с внутренней поверхностью в виде усеченного конуса, где диаметр меньшего основания равен диаметру троса, а диаметр большого основания равен или больше двух диаметров троса, и цилиндра, который имеет резьбу и диаметр равный диаметру большого основания усеченного конуса, на длину не менее длины усеченного конуса, таким образом, чтобы большое основание оказалось в сторону конца троса, далее расплетают конец троса на нити на длину более половины высоты усеченного конуса, далее распушивают расплетенный участок равномерно по окружности под углом менее 90° к оси троса и удаляют тканный сердечник на расплетенном участке, далее равномерно прижимают нити к телу троса и перемещают расплетенный участок троса в корпус втулки выколоткой или надавливанием до прохождения цилиндрической части втулки, после чего в центр опресованного конца троса забивают или опресовывают конический клин, высота которого больше половины или меньше высоты усеченного конуса внутренней поверхности втулки, далее в цилиндрическую часть втулки ввинчивают стопорный элемент, а после к втулке приваривают проушины для соединения к объекту нагружения.
2. Способ соединения стального троса в устройствах силового нагружения элементов летательных аппаратов по п. 1, отличающиеся тем, что проушина может быть выполнена в виде скобы, которая соединяется сваркой к наружной стенке втулки с внутренней поверхностью в виде усеченного конуса.
3. Способ соединения стального троса в устройствах силового нагружения элементов летательных аппаратов по п. 1, отличающийся тем, что проушина может быть выполнена в виде плоской пластины с отверстием, которая соединяется сваркой к наружной стенке втулки с внутренней поверхностью в виде усеченного конуса.
4. Способ соединения стального троса в устройствах силового нагружения элементов летательных аппаратов по п. 1, отличающийся тем, что проушина может быть выполнена в виде двух плоских пластин с отверстиями для соединения через ось к объекту нагружения, а пластины соединяются сваркой к наружной стенке втулки с внутренней поверхностью в виде усеченного конуса.
В действительности, если распушить конец троса диаметром  под углом к его оси менее 90° и равномерно с помощью оснастки прижать нити к телу троса с последующим перемещением расплетенного участка прижатого к телу троса надавливанием или выколоткой в коническую полость втулки, то диаметр верхней части перемещенной части при предельном надавливании измениться до 41%. Это вытекает из решения системы уравнений:
где - площадь сечения тела троса диаметром ; - изменение диаметра распущенного участка троса при предельном надавливании.
Поделив (2) на (1) получим, что , откуда находим, что:
Практически, такое изменение диаметра может обеспечить прочность законцовки троса, однако для предотвращения перемещения распущенной части при силовом нагружении в середину тела троса вбивают или надавливают конический клин с основанием не более половины диаметра троса. Далее для предотвращения перемещения конического клина в  противоположном направлении приложения силовой нагрузки на трос, конический клин фиксируют стопорным элементом, который завинчивается во втулку с цилиндрической внутренней поверхностью и резьбой. К собранной законцовке троса можно приварить проушины разной формы для обеспечения силового нагружения объекта исследований, в частности элементов летательных аппаратов при теплопрочностных и статических испытаниях.
На фигуре приведена схема законцовки стального троса по предложенному способу.
Конец стального троса 1 пропускают через втулку 2 с внутренней поверхностью в виде усеченного конуса и цилиндра, на длину не менее длины усеченного конуса, таким образом, чтобы большое основание оказалось в сторону конца троса 1, далее расплетают конец троса 1 на нити и распушивают расплетенный участок равномерно по окружности под углом менее 90° к оси троса 1 и удаляют тканный сердечник 7 на расплетенном участке, далее равномерно прижимая нити к телу троса 1, перемещают расплетенный участок троса 1 в корпус втулки 2 выколоткой или надавливанием до прохождения цилиндрической части втулки 2, после чего в центр опресованного конца троса 1 забивают или опресовывают конический клин 3 и в цилиндрическую часть втулки 2 ввинчиваем стопорный элемент 4, а после к втулке 2 приваривают проушины 5 для соединения с объектом нагружения. Место сварки обозначено цифрой 6.
Проушина может быть выполнена в виде скобы, плоской пластины с отверстием или в виде двух плоских пластин с отверстиями, которые соединяется сваркой к наружной стенке втулки с внутренней поверхностью в виде усеченного конуса.
Испытание партии тросов подтвердило работоспособность предложенного способа. Кроме того при отработке технологии выявлена простота способа изготовления  и возможность применения тросов без предварительной обтяжки, так как гарантией обеспечения прочностных параметров является качество изготовления комплектующих и соблюдение технологии реализации предложенного способа.
Предлагаемое решение легко реализуется и позволяет значительно повысить надежность соединения с объектом нагружения при статических испытаниях элементов ЛА.