заклепка для односторонней клепки

Классы МПК:F16B19/04 заклепки; втулки и тп, закрепляемые расклепыванием
F16B19/08 пустотелые заклепки; заклепки из нескольких отдельных частей 
F16B19/10 закрепляемые механическим расклепыванием 
F16B19/12 закрепляемые гидравлическим или пневматическим способом, включая взрывные
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Открытое акционерное общество "Нормаль"
Приоритеты:
подача заявки:
2000-11-08
публикация патента:

Изобретение относится к машиностроению, в частности к заклепкам для односторонней клепки. Заклепка для односторонней клепки содержит корпус, выполненный с закладной головкой с одной стороны, заходной вогнутой фаской с другой стороны и осевым резьбовым отверстием, в котором размещен винт. Винт имеет головку на одном конце и отрывной технологический хвостовик на другом конце. Заклепка содержит также деформируемый элемент, установленный на винте между его головкой и заходной вогнутой фаской корпуса и выполненный в виде полой трехступенчатой втулки с постоянным наружным диаметром, при этом ее отверстие выполнено осевым. Ступень с большим внутренним диаметром расположена со стороны корпуса, а ступень с наименьшим внутренним диаметром расположена со стороны головки винта. Отношение толщин стенок ступени с наименьшим внутренним диаметром и смежной с ней второй ступени равно 1,25-1,4, а толщина стенки второй ступени равна (0,10-0,15)d, где d - диаметр корпуса заклепки. Общая длина деформируемого элемента и длина его второй ступени равны, соответственно, (1,3-1,42)d и (0,6-0,78)d, а длина цилиндрического участка винта между головкой и сбегом, а также длина резьбовой части винта между сбегом и обрывной канавкой равны, соответственно, (0,2-0,3)d и (1,4-3,2)d. В результате снижаются габариты и вес заклепки, а также улучшается стяжка соединяемых деталей. 4 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

Формула изобретения

Заклепка для односторонней клепки, содержащая корпус, выполненный с закладной головкой с одной стороны, заходной вогнутой фаской с другой стороны и осевым резьбовым отверстием, в котором размещен винт, имеющий головку на одном конце и отрывной технологический хвостовик на другом конце, содержит также деформируемый элемент, установленный на винте между его головкой и заходной вогнутой фаской корпуса и выполненный в виде полой трехступенчатой втулки с постоянным наружным диаметром, при этом ее отверстие выполнено осевым, причем ступень с большим внутренним диаметром расположена со стороны корпуса, а ступень с наименьшим внутренним диаметром расположена со стороны головки винта, при этом отношение толщин стенок ступени с наименьшим внутренним диаметром и смежной с ней второй ступени равно 1,25-1,4, а толщина стенки второй ступени равна (0,10-0,15)d, где d - диаметр корпуса заклепки, отличающаяся тем, что общая длина деформируемого элемента и длина его второй ступени равны соответственно (1,3-1,42)d и (0,6-0,78)d, a длина цилиндрического участка винта между головкой и сбегом, а также длина резьбовой части винта между сбегом и обрывной канавкой равны, соответственно, (0,2-0,3)d и (1,4-3,2)d.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к авиастроению, машиностроению и другим отраслям промышленности, в частности к заклепкам для односторонней клепки.

Основное назначение заклепки - образование заклепочного соединения при наличии одностороннего доступа к соединяемым деталям из материалов с низкой прочностью на смятие, например, из алюминиевых и магниевых сплавов.

Известна широко применяемая в авиастроении заклепка высокого сопротивления срезу по ост 1.11200-73 - ост 1.11207-73, ост 1.00 647-78 [1] . Заклепки устанавливаются безударной клепкой с односторонним подходом, при этом со стороны замыкающей головки должна быть расположена соединяемая деталь из материала с пределом прочности на растяжение заклепка для односторонней клепки, патент № 2178533заклепка для односторонней клепки, патент № 2178533 заклепка для односторонней клепки, патент № 2178533 540 МПа (55 кгс/мм2) с целью исключения внедрения деформируемого элемента заклепки в поверхность соединяемой детали. Недостатком заклепки является невозможность ее использования для соединения деталей из алюминиевых и магниевых сплавов, предел прочности на растяжение которых меньше указанной выше величины заклепка для односторонней клепки, патент № 2178533заклепка для односторонней клепки, патент № 2178533.

Известны конструкции заклепок с односторонним подходом, например, по патентам США N 4457652 [2] и N 4595324 [3] , которые отличаются большой площадью опорной поверхности замыкающей головки, позволяющей использовать их для соединения композиционных материалов.

Недостатком этих заклепок, состоящих из четырех деталей, является сложность изготовления из-за наличия пластмассового вкладыша и высокой точности изготовления деталей.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является "Заклепка" по патенту России N 2054584 [4] . Заклепка состоит из трех деталей: корпуса, винта и деформируемого элемента. Корпус выполнен с вогнутой заходной фаской, по которой в процессе завинчивания винта перемещается трехступенчатый деформируемый элемент до упора первой ступени в поверхность соединяемой детали. Достоинством заклепки является большая площадь опорной поверхности, что позволяет использовать ее для соединения хрупких композиционных материалов.

Недостатком заклепки с точки зрения возможности ее использования для соединения деталей из алюминиевых и магниевых сплавов являются ее большие габариты и вес, что обусловлено необходимостью образования замыкающей головки с большой площадью опорной поверхности и возможностью ограничения роста нагрузки стяжки соединяемых деталей за счет деформации второй ступени деформируемого элемента, а затем упора в нее третьей ступени.

Для соединения деталей из алюминиевых и магниевых сплавов, прочность на смятие которых выше, чем у композиционных материалов, такая большая площадь опорной поверхности замыкающей головки не требуется. В то же время значительное уменьшение нагрузки стяжки соединяемых деталей также не требуется, так как это снижает усталостную прочность заклепочного соединения.

Целью изобретения является снижение габаритов и веса заклепки, а также повышение нагрузки стяжки соединяемых деталей.

Для достижения поставленной цели в известной заклепке, содержащей корпус, выполненный с закладной головкой с одной стороны, заходной вогнутой фаской с другой стороны и осевым резьбовым отверстием, в котором размещен винт, имеющий головку на одном конце и отрывной технологический хвостовик на другом конце, содержится также деформируемый элемент, установленный на винте между его головкой и заходной вогнутой фаской корпуса и выполненный в виде полой трехступенчатой втулки с постоянным наружным диаметром, при этом ее отверстие выполнено осевым, причем ступень с большим внутренним диаметром расположена со стороны корпуса, а ступень с наименьшим внутренним диаметром расположена со стороны головки винта, при этом отношение толщин стенок ступени с наименьшим внутренним диаметром и смежной с ней второй ступени равно 1,25 - 1,4, а толщина стенки второй ступени равна (0,10 - 0,15)d, где d - диаметр корпуса заклепки, общая длина деформируемого элемента L и длина его второй ступени l2 равны, соответственно, (1,3 - 1,42)d и (0,6 - 0,78)d, а длина цилиндрического участка винта между головкой и сбегом, а также длина резьбовой части винта между сбегом и обрывной канавкой равны, соответственно, (0,2 - 0,3)d и (1,4 - 3,2)d.

На фиг. 1 изображена заклепка до сборки заклепочного соединения; на фиг. 2 - деформируемый элемент; на фиг. 3 - винт; на фиг. 4 - заклепка после сборки заклепочного соединения.

Заклепка для соединения пакета деталей максимальной толщины 1 и минимальной толщины 2 содержит корпус 3 с закладной головкой 4, резьбовым отверстием 5, цилиндрической частью 6 и вогнутой заходной фаской 7, винт 8 с резьбой 9, головкой 10, цилиндрическим участком 11 между головкой 10 и сбегом 12, технологическим хвостовиком 13 с лысками 14 и обрывной канавкой 15, а также деформируемый элемент 16, установленный на винте 8 между его головкой 10 и вогнутой заходной фаской 7 корпуса 3 и выполненный в виде полой трехступенчатой втулки с постоянным наружным диаметром, при этом ее отверстие выполнено осевым, причем ступень 11 с большим внутренним диаметром расположена со стороны корпуса 3, а ступень 20 с наименьшим внутренним диаметром расположена со стороны головки 10 винта 8. Толщина промежуточной второй ступени 18, имеющей заплечик 19, больше толщины первой ступени 17, но меньше толщины третьей ступени 20.

Заклепка работает следующим образом. Заклепка вводится в отверстие пакета соединяемых деталей максимальной толщины 1 или минимальной толщины 2 до упора в поверхность одной из них головки 4 корпуса 3 (фиг. 1).

В процессе завинчивания специальным инструментом винта 8 вращением за лыски 14 деформируемый элемент 16 начинает деформироваться по вогнутой заходной фаске 7 корпуса 3, приобретая ее форму. При подходе к линии пересечения заходной фаски 7 и цилиндрической части 6 первая ступень 17 деформируемого элемента 16 отгибается относительно оси заклепки. Под действием вращающегося винта 8 деформируемый элемент 16 продолжает перемещаться, при этом вторая ступень 18 перегибается относительно линии пересечения заходной фаски 7 и цилиндрической части 6 корпуса 3, а первая ступень 17 занимает положение, параллельное поверхности соединяемой детали 1 или 2.

Вторая ступень 18 продолжает перемещаться вдоль цилиндрической части 6 корпуса 2 до упора отогнутой первой ступени 17 в поверхность детали 1 или 2 с образованием замыкающей головки в виде гофра 21. При дальнейшем вращении винта 8 заплечик 19 второй ступени 18 упирается в отогнутую первую ступень 17, создавая постепенно увеличивающуюся нагрузку стяжки пакета соединяемых деталей (фиг. 4).

Если постановка заклепки производится в пакет минимальной толщины 2, то при достижении максимально допустимой нагрузки стяжки, не вызывающей разрушения поверхности деталей из алюминиевых сплавов, происходит обрыв винта 8 по обрывной канавке 15 и сборка заклепочного соединения заканчивается.

Если постановка заклепки производится в пакет максимальной толщины 1, то при достижении максимально допустимой нагрузки стяжки происходит деформация второй ступени 18 элемента 16 с образованием второго гофра. В этот момент увеличение нагрузки стяжки пакета прекращается, что предохраняет поверхность соединяемой детали из алюминиевого сплава от разрушения. При дальнейшем вращении винта происходит его обрыв по канавке 15 и сборка заклепочного соединения заканчивается.

При длине деформируемого элемента более 1,42d увеличиваются габариты и вес заклепки за счет увеличения длины винта с целью исключения западания места обрыва его по канавке внутрь пакета свыше допустимой величины.

При длине деформируемого элемента менее 1,3d он становится слишком жестким, что может привести к разрушению поверхности соединяемых деталей из алюминиевого сплава.

При увеличении длины второй ступени деформируемого элемента более 0,78d происходит увеличение степени его деформации в процессе клепки, что приведет к снижению необходимой нагрузки стяжки пакета.

При уменьшении длины второй ступени деформируемого элемента менее 0,6d, она не образует второго гофра при достижении максимально допустимой нагрузки стяжки, в результате чего замыкающая головка будет вдавливаться в поверхность алюминиевого пакета.

Увеличение длины цилиндрического участка lц винта между головкой и сбегом резьбы свыше 0,3d может привести к преждевременному его упору в резьбу корпуса, что приведет к стопорению винта и недопостановке заклепки.

Уменьшение длины цилиндрического участка lц менее 0,2d не обеспечит необходимого центрирования деформируемого элемента относительно винта.

Увеличение длины резьбовой части lр винта свыше 3,2d приведет к необходимости переноса обрывной канавки в сторону головки корпуса и увеличению допустимого выступания места обрыва винта относительно корпуса.

Уменьшение длины резьбовой части lр винта менее 1,4d приведет к увеличению допустимого западания места обрыва винта внутрь пакета.

Использование предлагаемой конструкции заклепок позволяет уменьшить габариты и вес известной заклепки для соединения композиционных материалов, упростить технологию изготовления деталей и повысить качество образования заклепочного соединения деталей из алюминиевых сплавов.

Наиболее успешно предлагаемая заклепка может быть использована в авиастроении, машиностроении, а также в любых других отраслях промышленности для соединения деталей из алюминиевых и магниевых сплавов, когда подход к соединяемым деталям возможен только с одной стороны.

Источники информации

1. Сборник отраслевых стандартов ост 1.11200-73 - ост 1.11207-73, ост 1.00 647-78 "Заклепки высокого сопротивления срезу из конструкционных сталей для односторонней постановки".

2. Патент США N 4457652, кл. F 16 B 19/10, 1984.

3. Патент США N 4595324, кл. F 16 B 19/10, 1986.

4. Патент Российской Федерации N 2054584, кл. F 16 B 19/10, 1996.

Класс F16B19/04 заклепки; втулки и тп, закрепляемые расклепыванием

заклепочная гайка и заклепочный болт, а также комбинация заклепочной гайки или заклепочного болта с листовой деталью -  патент 2435995 (10.12.2011)
штифтовое с обжимной головкой соединение -  патент 2403462 (10.11.2010)
способ крепления конструкционных элементов (варианты) и приспособление для осуществления способа (варианты) -  патент 2399802 (20.09.2010)
устройство для производства крепежных работ и способ его применения -  патент 2398140 (27.08.2010)
заклепка с односторонним доступом -  патент 2278306 (20.06.2006)
втулка комбинированная -  патент 2162170 (20.01.2001)
заклепка слоистая -  патент 2143608 (27.12.1999)
заклепка -  патент 2143607 (27.12.1999)
стержневой крепежный элемент -  патент 2136979 (10.09.1999)

Класс F16B19/08 пустотелые заклепки; заклепки из нескольких отдельных частей 

глухая заклепка -  патент 2465492 (27.10.2012)
крепеж (варианты) -  патент 2451218 (20.05.2012)
пробойная заклепка (варианты) и матрица для пробойного заклепочного соединения (варианты), способ получения пробойного заклепочного соединения (варианты) -  патент 2448285 (20.04.2012)
глухая заклепка и способ и устройство для установки такой заклепки -  патент 2435994 (10.12.2011)
заклепка под пистолет -  патент 2435079 (27.11.2011)
крепежный элемент, узловая сборка, состоящая из крепежного элемента и детали из листового металла, а также способ закрепления крепежного элемента на детали из листового металла -  патент 2418206 (10.05.2011)
крепежная система со слабой обжимной нагрузкой (варианты) и способ установки крепежного средства обжимного типа с помощью крепежной системы со слабой обжимной нагрузкой (варианты) -  патент 2409771 (20.01.2011)
штифтовое с обжимной головкой соединение -  патент 2403462 (10.11.2010)
заклепка для односторонней клепки -  патент 2394174 (10.07.2010)
заклепка (варианты) -  патент 2389915 (20.05.2010)

Класс F16B19/10 закрепляемые механическим расклепыванием 

вкладыш для изменения сквозного отверстия в рабочем колесе ротора паровой турбины и способ его установки -  патент 2527804 (10.09.2014)
монтажный/сборочный элемент для сборки изделий, в частности перекрывающихся пластин и/или составных элементов -  патент 2463491 (10.10.2012)
устройство для крепления соединительного элемента предмета арматуры к опоре из листового материала -  патент 2463490 (10.10.2012)
заклепка (варианты) -  патент 2389915 (20.05.2010)
соединительная система (варианты) -  патент 2334615 (27.09.2008)
крепежное устройство с односторонним доступом, снабженное с недоступной стороны головкой с участком прижима, опоры и запирания -  патент 2276747 (20.05.2006)
пластинчатый сверлящий элемент для самосверлящего крепежного элемента -  патент 2134365 (10.08.1999)
самосверлящая глухая заклепка и способ выполнения герметичного соединения посредством такой заклепки -  патент 2115033 (10.07.1998)
заклепка -  патент 2054584 (20.02.1996)
заклепка для односторонней клепки -  патент 2006692 (30.01.1994)

Класс F16B19/12 закрепляемые гидравлическим или пневматическим способом, включая взрывные

Наверх