БОЛТОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ
BOLT CONNECTION

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к болтовому соединению, предназначенному для соединения передающих нагрузку конструктивных элементов, например, на воздушном судне.
Уровень техники
Такие соединения имеют обычно двухсрезную конфигурацию, причем первый конструктивный элемент имеет ушко для болта, присоединяемое посредством болта ко второму конструктивному элементу, имеющему вилку. В этом случае болт имеет коническую конфигурацию, окружен прорезной гильзой с конической внутренней поверхностью и цилиндрической наружной поверхностью и имеет на своем тонком конце резьбовую цапфу, а на своем толстом конце - зацеп для гаечного ключа, причем резьбовая цапфа взаимодействует с гайкой таким образом, что при затягивании гайки на ушки оказывает воздействие создаваемая гильзой радиальная сила. По конструктивным причинам иногда оказывается необходимым разместить, например, два болтовых соединения в непосредственной близости друг к другу, так что первый конструктивный элемент имеет два ушка для болта, соединенных друг с другом в одно целое, а второй конструктивный элемент имеет две вилки, соединенные друг с другом в одно целое. Для оптимальной передачи нагрузки в высококачественных болтовых соединениях необходимо, чтобы всегда обеспечивалась как можно более точная подгонка болтов к ушкам. В болтовом соединении, имеющем множество болтов, несовпадение отверстий для приема болтов может возникнуть, если расстояния между осями отверстий в двух конструктивных элементах не совпадают. Для того чтобы этого избежать, соединяемые конструктивные элементы во время сборки обычно просверливают совместно. В результате конкретные отверстия выполняются без взаимного сдвига, и в то же время они приобретают действительно правильно подогнанные окончательные размеры. Однако это практически невыполнимо в случае, если просверливание соединения конструктивных элементов невозможно из-за размеров конструктивных элементов или по каким-то производственным причинам.
Раскрытие изобретения
Таким образом, задача изобретения заключается в создании болтового соединения, имеющего множество болтов, в котором отверстиям для установки отдельных болтовых соединений приданы окончательные размеры еще до сборки и предусмотрена компенсация возможного несовпадения, осуществляемая во время сборки.
Эта задача решается в соответствии с пунктом 1 формулы изобретения в болтовом соединении, имеющем множество болтов, за счет эксцентриковых прорезных втулок, вводимых в отверстия ушек для болтов, имеющие окончательный размер и принимающие болты. Указанные втулки могут регулироваться посредством поворота для совпадения осей их внутренних отверстий, так чтобы мог быть вставлен создающий соединение болт.
Преимущественные варианты осуществления изобретения определены в зависимых пунктах.
В результате использования данного изобретения во время сборки удается получить оптимальную последовательность операций.
Краткое описание чертежей
Далее изобретение объясняется более подробно посредством описания и со ссылкой на чертежи, где
Фигура 1 показывает вид болтового соединения,
Фигура 2 показывает разрез II-II, соответствующий Фигуре 1,
Фигура 3 показывает элемент защиты от кручения,
Фигура 4 показывает разрез IV-IV, соответствующий Фигуре 3,
Фигура 5 показывает разрез V-V, соответствующий Фигуре 1.
Осуществление изобретения
Фигуры 1 и 2 показывают конструктивный элемент 1 и конструктивный элемент 2, которые соединены друг с другом в двухсрезной конфигурации с помощью двух болтов 3 и 4. Конструктивный элемент 1 присоединен по направлению вниз с помощью двух ушек 1а и 1b для болтов. Конструктивный элемент 2 имеет две вилки, которые соответственно формируются двумя ушками 2а, 2b и 2с, 2d вилок. В ушки 2а, 2b и 2с, 2d запрессованы усиливающие втулки 12, 13, 14, 15. Поскольку конструктивный элемент 1 в показанном иллюстрирующем варианте осуществления состоит из армированного волокнами пластика, то так называемые ввертные втулки 16, 17 с соответствующими гайками 18, 19 вставлены в целях усиления в ушки 1а, 1b для болтов. Болты 3 и 4 имеют коническую конфигурацию и соответственно окружены цилиндрическими прорезными гильзами 5 и 6, имеющими коническую внутреннюю поверхность. У каждой из гильз 5 и 6 имеется ободок 5а, 6а, который соответственным образом снабжен двумя спрямлениями 5b, 5с, 6b, 6с.
max
min
Положение прорезей 7 и 8 показано на Фиг.1. Каждый болт 3, 4 на своем тонком конце снабжен резьбовой цапфой 8, 20 для создания натяжения, а на своем толстом конце - зацепом 11, 23 для гаечного ключа. В собранном состоянии каждый болт 3, 4 закрепляется посредством гайки 10, 22 после установки под нее шайбы 9, 21. Конструктивные элементы 1 и 2 изготавливаются отдельно, причем отверстия уже обработаны для придания окончательного размера. Вследствие обработки расстояние между осями отверстий для приема болтов обоих конструктивных элементов из-за производственных технических погрешностей не точно совпадают друг с другом, так что отверстия конструктивного элемента 1 имеют смещение относительно отверстий конструктивного элемента 2. Для того чтобы получить болтовое соединение с требуемой точностью и несущей способностью, предусматриваются эксцентриковые втулки 24, 25, 26, 27, 28 и 29. Эти втулки снабжены такими же как у гильз 5, 6 прорезями и плотно прилегают своими внутренними поверхностями к наружным поверхностям указанных гильз. Своими наружными поверхностями эксцентриковые втулки 24-29 плотно прилегают к соответствующим усиливающим втулкам ушек 1а, 1b для болтов конструктивного элемента 1 и ушек 2а, 2b, 2c, 2d вилок конструктивного элемента 2. Расстояние «а» между болтами 3 и 4, измеренное по окончательному болтовому соединению, не является фиксированной величиной, а скорее вытекает из производственных допусков конструктивных элементов 1 и 2 и из установок отдельных эксцентриковых втулок 24, 25, 26 и 27, 28 и 29. Поэтому расстояние «а» может колебаться в диапазоне между максимальной величиной а и минимальной величиной a. Элемент 30 защиты от кручения служит для того, чтобы гарантировать отсутствие кручения гильз 5, 6 во время эксплуатации. С этой целью ободки 5а, 6а гильз 5, 6 соответственным образом обеспечиваются двумя диаметрально противоположными, взаимно параллельными спрямлениями 5b, 5с и 6b, 6с. Соответственно, элемент защиты 30 от кручения имеет четыре опорные кромки 31, 32, 33, 34, которые плотно прилегают к спрямлениям 5b, 5с и 6b, 6с гильз 5, 6 и, таким образом, препятствуют кручению гильз.
Фигура 3 показывает элемент защиты 30 от кручения. Этот элемент, имеющий ось симметрии s, по существу, содержит два кольца 35, 36, которые являются конгруэнтными в смысле их формы и соединены друг с другом посредством перемычки 37. Кольца 35, 36 имеют приблизительно круглые внутренние контуры 38 и 39, соответственно, у которых только диаметры D, перпендикулярные оси симметрии s, соответствуют наружным диаметрам гильз 5, 6.
Те диаметры внутренних контуров 38, 39, которые параллельны оси симметрии s, имеют размер D плюс предварительно заданная добавка х, т.е. D+x, так что соответствующий внутренний контур 38 и 39 образует продолговатое отверстие. Вследствие этого, элемент защиты 30 от кручения может быть пригодным в рамках всех производственных допусков, которые практически возможны для расстояний между осями болтов.
Фигура 4 показывает разрез IV-IV, соответствующий Фигуре 3, элемента защиты 30 от кручения по кольцу 36 с опорными кромками 33 и 34.
Фигура 5 показывает разрез V-V, соответствующий Фигуре 1, с конструктивным элементом 1, конструктивным элементом 2, болтом 4 с резьбовой цапфой 20, шайбой 21 и гайкой 22. С учетом ушек 2с, 2d форма вилки конструктивного элемента 2 является очевидной. Схема, помимо этого, показывает коническую с внутренней стороны гильзу 6 с ободком 6а и спрямлениями 6b и 6с. Кроме того, схема показывает элемент защиты 30 от кручения с кольцом 36 и опорными кромками 33, 34. Разрез проходит через опорные кромки 33, 34 и показывает, что они жестко взаимодействуют со спрямлениями 6b и 6с гильзы 6 и, таким образом, препятствуют кручению гильзы 6.
Болтовое соединение собирается следующим образом. Прежде всего, в предварительном узле все усиливающие втулки 12, 13, 16, 14, 15, 17 запрессовываются или вкручиваются в соответствующие ушки 1а, 1b, 2a, 2b, 2с, 2d, а их внутренние диаметры приводятся к окончательному размеру. После этого конструктивные элементы 1 и 2 собираются в окончательный узел. Отдельные эксцентриковые втулки 24, 25, 26, 27, 28, 29, прежде всего, вставляют в соответствующие ушки конструктивных элементов 1 и 2. Затем конструктивные элементы 1 и 2 и элемент защиты 30 от кручения устанавливают в требуемое положение. Для вставки болтов, начиная, например, с болта 3, втулки 25, 26, 24 должны быть сначала повернуты в такой последовательности, чтобы оси их внутренних поверхностей совпадали. При такой установке втулок болт 3, который создает соединение, может быть вставлен вместе с гильзой 5 в ушки 2b, 1а, 2a. В этот момент следует быть внимательным, чтобы гарантировать, что опорные кромки 31, 32 элемента защиты 30 от кручения охватывают спрямления 5b, 5с гильзы 5. Затем болт 3 фиксируется в своем положении посредством шайбы 9 и гайки 10. Далее, эксцентриковые втулки 28, 29, 27 также поворачиваются для совпадения осей их внутренних поверхностей. Таким образом, болт 4 вместе с гильзой 6 также может быть вставлен в эти ушки. И в этом случае также следует быть внимательным, чтобы гарантировать, что гильза 6 входит в зацепление с элементом защиты 30 от кручения. Затем болт 4 закрепляется шайбой 21 и гайкой 22. В качестве окончательных шагов осуществляют равномерное затягивание болтов 3, 4 и закрепление гаек 10, 22 с помощью шплинтов 10а. В результате затягивания болтов 3, 4 радиальная сила, создаваемая втулками 5, 6, оказывает воздействие на эксцентриковые резьбовые втулки 24, 25, 26, 27, 28, которые, в свою очередь, плотно прижимаются к внутренним поверхностям ушек. Таким образом создается безлюфтовое нежесткое соединение для каждого из болтов 3, 4. Использование усиливающих втулок не является безусловно необходимым. Точнее говоря, оно вытекает из существующих условий по нагрузкам и известных прочностных характеристик используемого материала.
Описанное выше решение, предназначенное для эксцентриковых болтов, не ограничивается случаями, содержащими два болта. Болтовые соединения с количеством болтов, большим, чем два, также возможны. Помимо этого, оси соседних болтов могут также иметь различные направления. Кроме того, имеется возможность применения принципа эксцентриковых втулок по изобретению в односрезных и многосрезных болтовых соединениях. Чтобы предотвратить кручение эксцентриковых втулок, после затягивания можно вставить стандартные приспособления, такие как подходящие призматические шпонки или винты.