ШТИФТОВОЕ С ОБЖИМНОЙ ГОЛОВКОЙ СОЕДИНЕНИЕ
PIN JOINT WITH CLAMP HEAD

Заявленное изобретение относится к области машиностроения, в частности к крепежным соединениям.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является крепежная система (соединение) по патенту US 2007/00033903 А1, 04.01.2007 г (1), которая включает втулку с оголовкой (обжимная головка), штифтовой элемент с хвостовиком, крепежным участком, имеющим кольцевые бороздки, для фиксированного размещения на нем втулки с оголовкой под действием обжимного усилия при сборке заклепочного соединения, расположенную перед хвостовиком бороздку перелома.
Основным недостатком известного технического решения по (1) является недостаточная надежность конструкции - относительно невысокие показатели надежности: усилие натяга штифтового элемента, усилие отрыва головки штифтового элемента, сопротивление удару со стороны втулки (обжимной головки), сопротивление сдвигу, сопротивление усилию среза штифтового элемента;
повышенная металлоемкость и достаточно высокие трудозатраты по изготовлению втулки с оголовкой (обжимной головки);
высокая обжимная нагрузка, которую необходимо приложить для полного обжатия втулки с оголовкой при выполнении соединения.
Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении надежности в эксплуатации при одновременном снижении материальных затрат и упрощении конструкции.
Указанный технический результат достигается тем, что в штифтовом с обжимной головкой соединении, включающем соединяемые детали, штифтовой элемент с головкой, хвостовиком, цилиндрическим и крепежным участками, последний из которых имеет кольцевые бороздки, для фиксированного размещения на нем обжимной головки под действием обжимного усилия при сборке соединения, расположенную перед хвостовиком бороздку перелома, головка штифтового элемента выполнена по форме потайной, на крепежном участке для фиксированного размещения обжимной головки перед бороздкой перелома выполнен опорный кольцевой элемент с кольцевым пазом, обжимная головка представляет собой тонкостенный цилиндрический элемент и имеет выполненный на свободном концевом участке ступенчатый кольцевой загибной элемент для размещения его в кольцевом пазу с упором в опорный кольцевой элемент, а внутренний канал обжимной головки и хвостовик штифтового элемента выполнены по форме усеченного конуса. Поверхность хвостовика может быть выполнена шероховатой или с насечкой, или в виде кольцевых бороздок, при этом цилиндрический участок штифтового элемента и коническая поверхность потайной головки выполнены с рифлями.
Такое конструктивное выполнение элементов заявленного штифтового с обжимной головкой соединения позволяет в процессе эксплуатации при прочих равных габаритных размерах выдержать большую нагрузку без поломки и разрушения всего соединения. Выполнение головки штифтового элемента в виде потайной позволяет в процессе эксплуатации уменьшить величину осевого усилия, действующего на тело штифтового элемента (за счет разложения силы на конической поверхности), что в свою очередь повышает надежность и исключает использование выпуклого участка головки, и, как следствие, уменьшает материалоемкость.
Выполнение бороздок на крепежном участке по форме, как показано на фиг 3, позволяет обеспечить более полное заполнение в процессе обжатия, что повышает надежность соединения, упростить процесс их изготовления - снижение материальных затрат, снизить величину обжимной нагрузки.
Выполнение обжимной головки в форме тонкостенного цилиндрического элемента с расположенным на его свободном концевом участке ступенчатым кольцевым загибным элементом и с внутренним каналом, имеющим форму усеченного конуса, причем усеченный конус в обжимной головке меньшим основанием обращен в сторону размещения кольцевого загибного элемента, и выполнение на крепежном участке штифтового элемента перед бороздкой перелома опорного кольцевого элемента с кольцевым пазом для размещения в кольцевом пазу материала загибного элемента с упором в опорный кольцевой элемент в процессе воздействия на обжимную головку обжимного усилия позволяет повысить надежность соединения, снизить величину обжимного усилия, упростить конструкцию и снизить материальные затраты на изготовление. Выполнение поверхностей хвостовика шероховатой или с насечкой, или в виде кольцевых бороздок, и поверхности цилиндрического участка штифтового элемента и конической поверхности потайной головки с рифлями, как показано на фиг.5, обеспечивает дополнительное повышение надежности заявленного соединения
Заявленное изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображено штифтовое с обжимной головкой соединение; на фиг.2 изображен штифтовой элемент с головкой, хвостовиком, крепежным участком; на фиг.3 изображены кольцевые бороздки крепежного участка штифтового элемента; на фиг.4 изображена обжимная головка; на фиг.5 изображен штифтовой элемент с головкой, хвостовиком, цилиндрическим и крепежным участками с нанесенными на цилиндрический участок штифтового элемента и коническую поверхность потайной головки рифлями.
Штифтовое с обжимной головкой соединение включает соединяемые детали, например листы 1 и 2, штифтовой элемент 3 с головкой 4, хвостовиком 5, крепежным участком 6, имеющим кольцевые бороздки 7 (выполненные по форме, как показано на фиг.3) для фиксированного размещения на нем обжимной головки 8 под действием обжимного усилия при сборке соединения, расположенную перед хвостовиком 5 бороздку перелома 9. На крепежном участке 6 для фиксированного размещения обжимной головки 8 выполнен опорный кольцевой элемент 10 с кольцевым пазом 11, обжимная головка 8 имеет выполненный на свободном концевом участке ступенчатый кольцевой загибной элемент 12 для размещения его в кольцевом пазу 11 с упором в опорный кольцевой элемент 10, при этом внутренний канал 13 обжимной головки 8 выполнен по форме усеченного конуса, меньшим основанием обращенным в направлении к размещенному загибному элементу 12. Поверхность хвостовика 5 может быть выполнена шероховатой или с насечкой (не показано), или в виде кольцевых бороздок. Цилиндрический участок 14 штифтового элемента 3 и коническая поверхность 15 потайной головки 4 могут быть выполнены с рифлями 16.
Штифтовое с обжимной головкой соединение эксплуатируется по известной технологии. В отверстия соединяемых элементов (например, листов) вставляется штифтовой элемент 3, на который через хвостовик 5 устанавливается обжимная головка 8 до упора в лист. Затем хвостовик 5 заправляется в приспособление для установки соединения (не показано) и путем давления на обжимную головку 8 и растягивающего усилия на хвостовик 5 осуществляют плотное соединение листов. При этом нагрузка прикладывается по величине, не превышающей величину допускаемых удельных напряжений смятия материала листов. После чего на обжимную головку 8 производят обжимное усилие и последняя фиксируется на крепежном участке 6 штифтового элемента 3 на бороздках 7 путем заполнения материалом бороздок и материалом загибного кольцевого элемента 11 обжимной головки 8 кольцевого паза 10 штифтового элемента 3 с упором в опорный кольцевой элемент 11. После чего осуществляют отсоединение хвостовика по бороздке перелома.