КРЕПЕЖНОЕ СРЕДСТВО ДЛЯ ЗАПРЕССОВКИ КРЕПЕЖНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В СОЕДИНЕНИЯХ С РАДИАЛЬНЫМ НАТЯГОМ
FASTENING DEVICE FOR PRESSING OF FASTENERS IN CONNECTIONS WITH RADIAL PRELOAD

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к крепежным средствам для запрессовки крепежных элементов, применяемых в авиации, таким как высокоресурсные болтовые и болт-заклепочные соединения.
Известно, что качество и надежность конструкции в зоне соединений, устанавливаемых с радиальным натягом, прежде всего, зависит от обеспечения соосности стержня крепежа и отверстия при их запрессовке, то есть при отсутствии перекоса крепежа относительно отверстия.
Известно крепежное средство для соединений с гарантированным натягом, например, болт, содержащее головку и стержень, имеющий посадочную часть, установленную в соединении с натягом, и резьбовую часть [1].
Однако в процессе эксплуатации возможен взаимный перекос соединяемых деталей относительно крепежного средства, что отрицательно сказывается на его надежности.
Наиболее близким из известных является крепежное средство для запрессовки крепежных элементов в соединениях с радиальным натягом, содержащее потайную головку, на торцевой поверхности которой выполнена центрирующая сферическая лунка для обеспечения приложения усилия запрессовки по оси крепежных элементов [2].
Однако такое крепежное средство исключает перекос крепежа относительно отверстия только при его машинной запрессовке.
Технический результат от использования изобретения - повышение надежности соединения за счет обеспечения центрирования крепежа при его машинной запрессовке с радиальным натягом в отверстие.
Указанный технический результат достигается тем, что крепежное средство для запрессовки крепежных элементов в соединениях с радиальным натягом, содержащее потайную головку, на торцевой поверхности которой выполнена центрирующая сферическая лунка для обеспечения приложения усилия запрессовки по оси крепежных элементов, крепежное средство выполнено в виде корпуса с втулкой и наружной резьбой, по меньшей мере, тремя продольными вертикальными пазами и тремя опорными лапками, соединенными снаружи с внутренней резьбой втулки, имеющими, соответственно, три вилки на торце, и три двухрычажных качалки, подвижно соединенные с вилками и с установленным в отверстие втулки штоком, который подвижно соединен с пуансоном для приложения усилия запрессовки по оси крепежных элементов.
Кроме этого, боковая поверхность пуансона выполнена конической, а на нижней его поверхности выполнен кольцевой выступ полукруглой формы, расположенный на диаметре, равном 0,8-0,9 наименьшего диаметра головки крепежа, а наружная поверхность закруглена, пуансон имеет три пяты, опорная поверхность которых расположена в одной плоскости с опорной поверхностью кольцевого выступа, а внутренний диаметр опорной поверхности пят равен 1,1-1,2 наибольшего диаметра головки болта, наружная поверхность корпуса имеет плоский срез в виде лыски, а на ее поверхности выполнены деления, при этом внутренний диаметр корпуса на 3-5% больше наибольшего диаметра головки крепежа, а входная кромка его выполнена конической с углом конуса 10-15°.
На фиг.1 в разрезе показан общий вид устройства запрессовки с центрированием крепежа при его постановке; на фиг.2 - вид В на фиг.1; на фиг.3 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.4 - возможное положение болта с перекосом у в пакете; на фиг.5 - устройство с центрированием крепежа, имеющего перекос по отношению к отверстию γ.
Устройство запрессовки с центрированием болтов и болт-заклепок для выполнения соединений с натягом при их постановке в отверстие содержит корпус 1, внутренний диаметр которого на 3-5% больше наибольшего диаметра головки крепежа и имеет наружную резьбу в верхней части, три продольных паза 2, конус 3 с углом 10-15° в нижней торцевой части для облегчения захода головки крепежа в корпус 1. Также имеются три опорных лапки 4, увеличивающие размер опорной поверхности для обеспечения перпендикулярного положения устройства относительно поверхности обшивки в зоне постановки крепежа.
Втулка 5 с тремя вилками 6 на нижней части имеет внутреннюю резьбу и может перемещаться вертикально по корпусу 1. В каждой вилке 6 с помощью оси 7 закреплена качалка 8, имеющая верхний 9 и нижний 10 рычаги. Они обеспечивают центрирование стержня крепежа в процессе поворота качалки 8 на оси 7. В центральное отверстие втулки 5 установлен шток 12 с проточкой на верхнем конце для стопорного кольца 13, устраняющего возможность выпадения штока из устройства, и сферической головкой 14 на нижнем конце. Сферическая головка штока 14 соединена с пуансоном 15, имеющим сферическое гнездо с обжатой юбкой 16 для совместного перемещения в вертикальном направлении. Пуансон 15 имеет нижний торец 17 и кольцевой выступ 18 полукруглой формы, расположенный на диаметре, равном 0,8-0,9 наименьшего диаметра головки крепежа, а наружная поверхность 19 пуансона закруглена. Пуансон 15 установлен и может перемещаться в корпусе 1 в вертикальном направлении. Сферическая поверхность 14 в штоке позволяет пуансону самоустанавливаться относительно торца головки болта. Пуансон 15 также имеет три пяты 20, опорная поверхность которых ограничена внутренним диаметром, превышающим в 1,1-1,2 раза наибольший диаметр головки болта, и который находится в одной плоскости с опорной поверхностью кольцевого выступа 18. Опорная поверхность пят ограничивает продольное перемещение штока в момент контакта пят с обшивкой, при этом обеспечивается установка торца головки крепежа заподлицо с обшивкой.
На наружной резьбовой части поверхности корпуса 1 (фиг.2, 3) выполнена плоская лыска 21, на которой выполнены деления 22, каждая из которых при совмещении с торцом 23 втулки 5 соответствует определенной толщине пакета, что обеспечивает удобство при подготовке устройства к запрессовке с центрированием крепежа.
Перед запрессовкой крепежа, установленного вручную в отверстие и имеющего, как правило, перекос γ (фиг.4), устройство предварительно регулируется на плоской поверхности (плите) путем вращения втулки 5 и совмещения ее торца 23 с делением 22, соответствующим толщине пакета.
Рассмотрим более подробно последовательность процесса запрессовки с центрированием крепежа при продольном перемещении устройства из исходного положения (см. фиг.1):
1) Совместить поверхность 3 конуса корпуса 1 с головкой крепежа, установленного с перекосом в отверстие, при этом происходит самоустановка пуансона 15 на торцевой поверхности головки крепежа.
2) Переместить устройство в направлении к обшивке, при этом происходит предварительное центрирование крепежа в отверстии вследствие контактирования головки с внутренней поверхностью корпуса 1, а именно: при контактировании верхнего рычага 9 с конической поверхностью пуансона 15 происходит поворот качалки 8 на оси 7, при этом нижний рычаг 10 воздействует на стержень крепежа, постепенно уменьшая величину его перекоса.
3) Установить устройство до плотного прилегания лапок 4 корпуса 1 к обшивке, при этом произойдет окончательное центрирование крепежа (фиг.5) вследствие контакта верхнего рычага 9 качалки 8 с головкой крепежа, а нижнего рычага 10 - со стержнем крепежа. Пуансон 15 окончательно самоустанавливается относительно торца головки крепежа, при этом заканчивается процесс центрирования, то есть устраняется перекос крепежа в отверстии.
4) Приложить необходимое усилие Р (фиг.5) к верхнему концу штока 12 и запрессовать крепеж в отверстие.
Применение предложенного устройства обеспечивает также повышение качества и надежности конструкции в процессе эксплуатации.
Источники информации, принятые во внимание:
1. Патент США №3512446, кл.85-9, опубл. 1970.
2. Авторское свидетельство СССР №647466 кл. F16B 35/06 от 30.12.1976.