Проектирование соединений элементов конструкции

В самолетостроении встречается два вида соединений:

• Неразъемные (прочные или плотнопрочные)
• Разъемные (неподвижные, малоподвижные, подвижные)

Неразъемные прочные соединения – это соединения стыков элементов каркаса:

• Обшивка со стрингерами и нервюрами
• Пояса лонжерона с обшивкой и стенками
• Крепление узлов навески рулей элеронов, кронштейнов, косынок, накладок

Такие соединения осуществляются с помощью заклепок, болтов, винтов, а также сварки и склейки. Эти соединения несут полную нагрузку, передают ее с одного элемента на другой.

Неразъемное прочноплотное соединение помимо передачи нагрузок еще обеспечивает герметизацию стыка.

Разъемные соединения

Разъемные соединения применяются для соединения элементов конструкции, подвергающихся разборке или имеющих в процессе работы относительное смещение.

Разъемные неподвижные соединения осуществляются с помощью болтов, замков, специальных винтов. Также соединения могут расстыковываться в процессе эксплуатации. Типичное подобное соединение – стыковые узлы крыла, оперение, другого типа – лючки на замках или специальных винтах.

Малоподвижные или подвижные соединения отличаются не степенью подвижности, а величиной нагрузки, действующей на перемещаемые элементы соединения.

Подвижные разъемные соединения – это соединения, взаимное перемещение деталей которого происходит при больших нагрузках.

Малоподвижное соединение характеризуется отсутствием больших нагрузок при взаимном перемещении соединяемых элементов.

Подвижных и малоподвижных соединений много в стойке шасси с рычажной подвеской колеса.

Виды соединений:

1) Заклепочные

Заклепочные соединения применяются в самолетостроении для неразъемных прочных и прочноплотных швов. Если конструкция из алюминиевых сплавов – 60% заклепочных соединений, если конструкция из титановых и стальных сплавов, то в большинстве соединения сварные. Заклепочное соединение должно быть спроектировано так, чтобы заклепка работала на срез, если же на отрыв головки заклепки, то заклепки заменяют на болты.

Материал заклепки	Алюминиевые сплавы Д16П, В65, В94, АМГ5П	Стальные сплавы 15А, 1Х18Н9Г, 20ГА, 30ХГСА
Тип клепки
ручная		-
прессовая	+	+

Тип заклепки определяется особенностью конструкции и выбирается по следующим соображениям:

1. Для силовых швов внутри аэродинамических обводов применяют прессовую клепку заклепками с плоской головкой, для ручной клепки применяют заклепки с полукруглой головкой. Иногда такие заклепки применяют и для внешних обводов, т.к. они прочнее, дешевле, не требуют зенкования отверстия.
2. Для внешней поверхности обшивки целесообразно применять потайные заклепки двух типов – с углом раствора головки заклепки 90º и 120º.

1. В местах с односторонним подходом устанавливают заклепки:
• С сердечником и пистоном с потайной или полукруглой головкой (Д18П, 1Х18Н9Т)

· С высоким сопротивлением срезу из конструкционной стали, состоящие из корпуса, винта и кольца.

Для повышения ресурса самолета необходимо повышение ресурса заклепочных соединений и прежде всего соединений с потайными заклепками, у которых основной недостаток – низкое сопротивление усталости при повторных и циклических нагружениях при высокой концентрации напряжений на границе зенкованного отверстия.

В результате образуются трещины. Наиболее действенными методами повышения усталостной прочности являются:

• Создание больших диаметральных натягов на соединениях заклепка + обшивка
• Увеличение осевой затяжки пакета, приводящему к увеличению сил трения между листами обшивки и снижению нагрузок на заклепки.

Виды заклёпок в самолётостроении:

Обоснование шага заклёпок:

Заклёпки с сердечником: