ЛЕКЦИЯ 29. Способы клепки и типы заклепок, применяемых при сборке авиационных конструкций
Технологический процесс образования заклепочного соединения заключается в пластической деформации стержня заклепки с одновременным образованием замыкающей или обеих головок, включая закладную. Этот процесс в самолетостроении осуществляется тремя основными способами: ударной, прессовой и автоматической клепкой, соответственно при помощи ударов пневмомолотка, давлением поддержки пресса или раскаткой с помощью специальных машин и применением автоматического сверлильно-клепального оборудования. Клепка давлением пресса получила соответственно название прессовой клепки. Прессовая клепка имеет следующие преимущества в сравнении с ударной:
- значительно улучшаются психофизиологические условия работы клепальщиков вследствие снижения воздействия шума и вибрации;
- повышаются усталостные характеристики соединения вследствие более плотного и равномерного заполнения отверстия осаживаемым стержнем заклепки по толщине пакета;
- в ряде случаев можно отказаться от герметизации соединения, что обеспечит снижение массы конструкции;
- повышается производительность труда в 1,5…2 раза при сокращении числа рабочих на 50…75%, прежде всего, за счет групповой клепки заклепок, т.е. при одновременной клепке нескольких заклепок.
На ряде зарубежных авиастроительных фирм широко распространен процесс установки заклепочных соединений с помощью электромагнитной клепальной системы (ЭКС), которая состоит из силового узла (рис. 29.1) и двух ручных инструментов пистолетного типа с кабелем на 440 В, соединяющим их с источником питания. В этом источнике накапливается энергия до 6500 Дж (максимальное напряжение 6000 В). Для клепки требуется сжатый воздух давлением 63,3 кгс/см2. Для подачи электроэнергии используется несколько коаксиальных кабелей низкой индуктивности с хорошей изоляцией. Узел, обеспечивающий питание электроэнергией, имеет 0,91 м ширины, 1,2 м высоты и 1,5 м длины и весит около 1270 кгс. Расклепывание стержня производится синхронно путем одновременного встречного действия клепальных инструментов – прессов (с равным усилием) с обеих сторон, вызываемого электромагнитной силой. Система ЭКС состоит из батареи конденсаторов и двух катушек, примыкающих к грибку пресса. Инструменты, массой более 34 кг каждый (диаметр 165 мм, а длина 393 мм), подвешены на балансирах и располагаются по обе стороны вертикально закрепленной в стапеле панели. Клепку производят два оператора.
Рис. 29.1. Электромагнитная клепка стержнями с помощью электромагнитной клепальной системы, работающей по принципу синхронизированного двухстороннего обжатия
стержня: 1 – клепальные инструменты; 2 – стержень; 3 – конденсаторы; 4 – источник
постоянного тока.
Существует большое разнообразие форм закладных головок заклепки, которое можно свести к шести основным типовым группам: плоская, полукруглая, потайная (90°), плоско-выпуклая, потайная (120°) и с компенсатором. Точность обработки гнезда под головку заклепки существенно влияет на ресурс соединения.
Все заклепки классифицируют по типу головок, марке материала, диаметру и длине. Заклепки общего пользования предназначены для выполнения заклепочных соединений при ударной и прессовой заклепке.
Типы заклепок общего назначения в условиях двустороннего подхода приведены в табл. 29.1.
В зависимости от технических условий, которым должен соответ-ствовать объект сборки, заклепочные соединения панелей подразделяются на обычные, высокоресурсные и герметичные.
В современных конструкциях летательных аппаратов большое распространение получили высокоресурсные заклепочные соединения, выполняемые заклепками с компенсаторами и стержневыми заклепками. При расклепывании таких заклепок одновременно с образованием замыкающей головки компенсатор утапливается в тело заклепки клепальным инструментом. Компенсатор вызывает радиальную раздачу материала в головке заклепки и прилегающей зоне стержня. В результате полностью заполняется отверстие, как по закладной головке, так и по стержню заклепки за счет одновременного течения материала со стороны замыкающей и закладной головок. Как показали испытания, проведенные на различных режимах нагружения, заклепки с компенсаторами имеют увеличенную выносливость на срез от 2 до 6 раз, на отрыв – в 8-10 раз в сравнении с обычными заклепками. Образованные заклепками с компенсаторами соединения являются герметичными безвнутришовной или иной герметизации и сохраняют ее до разрушения. В табл. 29.2 представлены основные типы заклепок с компенсаторами, применяемые при прессовой и автоматической клепке.
Таблица 29.1
Наименование | Обозначение | Тип | Эскиз |
Заклепки с плоской головкой | 3501А…3508А ГОСТ 14801-85 | ЗП | |
Заклепки с плоскоскругленной головкой из жаропрочного сплава | ОСТ 1 34000-84 ОСТ 1 34003-86 | ЗП | |
Заклепки с плосковыпуклой головкой | 3558А…3564А ОСТ 14800-85 | ЗВ | |
Заклепки с полукруглой головкой | 3515А…3523А ГОСТ 14797-85 | ЗК | |
Заклепки с потайной головкой (Ð90°) | 3531А-3532А ГОСТ 14798-85 ОСТ 1 34085-80… ОСТ 1 34091-80 | ЗУ (Ð90°) | |
Заклепки с потайной головкой (Ð90°) из жаропрочного сплава | ОСТ 1 34001-84 ОСТ 1 34004-86 | ЗУ (Ð90°) | |
Заклепки с потайной головкой (Ð120°) | 3547А-3552А ГОСТ 14799-85 ОСТ 1 34096-80… ОСТ 1 34101-80 | ЗУ (Ð120°) | |
Заклепки с потайной головкой (Ð120°) из жаропрочного сплава | ОСТ 1 34002-84 ОСТ 1 34005-86 | ЗУ (Ð120°) | |
Заклепки с потайной уменьшенной головкой (Ð120°) | ОСТ 1 11847-74… ОСТ 1 11648-74 | ЗУМ (Ð120°) | |
Заклепки с плоскоскругленной головкой | ОСТ 1 34073-85… ОСТ 1 34083-85 | ЗПВС |
Таблица 29.2
Эскиз | Тип | Наименование | Обозначение |
ЗУК (Ð90°) | Заклепки с уменьшенной потайной головкой (Ð90°) с компенсатором | ОСТ 1 12020-75 Ф 185 Я | |
ЗУКМ (Ð120°) | Заклепки с уменьшенной потайной головкой (Ð120°) с компенсатором | Ф 188 Я | |
ЗУКМ (Ð90°) | Заклепки с уменьшенной потайной головкой (Ð90°) с компенсатором (модернизированные) | ОСТ 1 34047-80 | |
ЗУКТ-1 | Заклепки с уменьшенной потайной головкой (Ð90°) с компенсатором для тонких обшивок | ОСТ 1 34116-91 | |
ЗУКТ-2 | Заклепки с уменьшенной потайной головкой (Ð90°) с компенсатором для особо тонких обшивок | ЗУКТ-2 | |
ЗВУК | Заклепки с плосковыпуклой уменьшенной головкой с компенсатором | УН 0100 093 | |
ЗПК | Заклепки с плоской головкой с компенсатором | Ф 186 Я УН 0100 094 | |
ЗУКС | Заклепки с компенсатором типа «стержень» | УН 2000.135 | |
ЗУКК (Ð90°) | Заклепки с потайной головкой (Ð90°) с корончатым компенсатором | ОСТ 1 34052-85 АНУ-0301 | |
ЗВУКК | Заклепки с плосковыпуклой головкой с корончатым компенсатором | ОСТ 1 34040-80 | |
ЗУГ | Заклепки с уменьшенной потайной (Ð90°) деформируемой головкой для тонких обшивок | ЗУГ | |
ЗУГБ | Заклепки с потайной (Ð90°) деформируемой головкой | ЗУГБ |
Клепка стержневыми заклепками предусмотрена на автоматическом сверлильно-клепальном оборудовании – сверлильно-клепальных автоматах и установках отечественного и зарубежного производства. Цикл образования заклепочного соединения включает сжатие пакета под действием нижней силовой головки; вращение сверла и быстрый подвод его к поверхности изделия; сверление и зенкование с рабочей подачей; отвод сверла; подачу заклепки (стержня) в отверстие; клепку; зачистку закладной головки. При необходимости команда на подачу дозированного количества герметика поступает после сверления и зенкования.
При стержневой клепке стержень устанавливается в отверстие с помощью поршня 1 (рис. 29.2). Пакет сжат между верхней плитой 3, к которой приложено усилие четырех пневмоцилиндров , и нижним прижимом (усилие ). Усилие больше усилия примерно на 1000 Н. Разность этих усилий воспринимается пакетом. Усилие , приложенное к поддержке 2, значительно больше усилия клепки , и поэтому перемещение поддержки при клепке исключено. После подвода обжимки 5 образуются небольшие "бочки" с обоих концов стержня. Затем под действием усилия окончательно образуется замыкающая головка. Усилие через замыкающую головку передается на пакет и через него на верхнюю плиту. Поэтому после образования замыкающей головки на пакет снизу действует усилие + , большее усилия пневмоцилиндров . В результате пакет приподнимается вверх и отжимает верхнюю плиту. При этом происходит окончательное образование закладной головки.
Рис. 29.2. Схема клепки стержнями: 1 – цилиндр; 2 – поддержка; 3 – верхняя плита;
4 – прижим; 5 – обжимка.
В табл. 29.3 представлены два основных типа стержневых заклепок, применяемых в отечественном самолетостроении.
Таблица 29.3
Эскиз | Тип | Наименование | Обозначение | Условия подхода |
ЗУС, ЗПС | Заклепки стержневые | ОСТ 1 34043-80 | Двусто- ронний | |
СКН | Заклепки-стержни | ОСТ 1 34012-76 | Двусто- ронний |
В отрасли с внедрением прогрессивной автоматической клепки в целях повышения надежности технологического перехода вставки заклепки в отверстие в автоматическом режиме создан ряд специальных типов заклепок со скругленной торцевой частью (табл. 29.4).
Применение при сборке прессовой и автоматической клепки соединений заклепками с компенсаторами и стержневыми заклепками позволяет значительно увеличить ресурс заклепочных соединений в сравнении с ударной клепкой и использованием заклепок общего назначения за счет упрочнения поверхности стенок отверстия деталей. Упрочнение производится за счет пластического формообразования заклепки-стержня создания напряженно-деформированного состояния в замкнутой зоне.
Таблица 29.4
Эскиз | Тип | Наименование | Обозначение |
ЗПВС | Заклепки с плоскоскругленной головкой | ОСТ 1 34054-85 | |
УЗ | Универсальные заклепки | ОСТ 1 34044-80 | |
ЗУК (90°) | Заклепки с потайной головкой (90°) с компенсатором | ОСТ 1 34039-79 | |
ЗУКК | Заклепки с плоскоскругленной головкой с корончатым компенсатором | ОСТ 1 34045-80 | |
ЗУКМ (90°) | Заклепки с уменьшенной потайной головкой (90°) с компенсатором | ОСТ 1 34012-76 |
Вопросы для самоконтроля:
1. Какие преимущества имеет прессовая клепка перед ударной?
2. Какой принцип работы электромагнитной клепальной системы?
3. Какие основные различия в процессах установки заклепок типа ЗУ и заклепок типа ЗУКМ?
4. Какой принцип работы компенсатора заклепки?
5. Какие преимущества клепки стержневыми заклепками и заклепками с компенсаторами?
6. Какие принципиальные различия в процессах автоматической и прессовой клепки?
7. Какие перспективы применения заклепочных соединений существуют?
Дата добавления: 2015-09-29; просмотров: 14553;