З’єднувальний зубчастий елемент

Реферат: З'єднувальний зубчастий елемент містить тонколистову основу з виштампуваними зубами, в одному або у двох перпендикулярних напрямках відносно основи. Зуби скручені навколо своєї осі на кут =20°-90°, з утворенням спіралеподібної поверхні. Елемент має поверхневий клейовий шар на стороні, що контактує з композиційним матеріалом. UA 91102 U (12) UA 91102 U UA 91102 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до авіаційної техніки, а саме з'єднувальний зубчастий елемент, призначений для з'єднання елементів літальних апаратів. З'єднувальний металевий елемент з виштампуваними, вигнутими і скрученими зубами може використовуватися для з'єднання деталей із композитних матеріалів між собою, а також для з'єднання їх з металевими частинами літальних апаратів, наприклад панелей, обшивок та різноманітних вузлів навісів і т.п. Суть з'єднувального металевого зубчастого елемента полягає у тому, щоб максимально з'єднати усі шари у трансверсальному напрямку, та запобігати розшаруванню, а також передчасному вириванню зубів з композиційного матеріалу при осьовому навантаженні. Завдяки скрутці зубів збільшується площа, перешкоджаюча виривання зубів, і тим самим збільшується несуча здатність з'єднання у цілому. Відомий з'єднувальний елемент для дерев'яних конструкцій (Див.: RU Патент № 2169239 кл. Е04В 1/49, 1999) утворює стикові з'єднання переважно будівельних конструкцій, містить металеву пластину з гніздами і одностороннім розташуванням зубів, відігнутих послідовно в кожному поперечному ряду в протилежних напрямках, що мають, в основі потовщення, що призводить до підвищення несучої здатності з'єднання при згині. Відомий з'єднувальний елемент не розрахований на вплив осьового навантаження, внаслідок цього використовувати даний елемент для з'єднань, які працюють на відрив, не доцільно, до того ж наявне потовщення зубів в основі викличе лише додатковий приріст маси з'єднань. Відомий кріпильний елемент для з'єднання дерев'яних деталей (Див.: RU Патент № 2175369 кл. Е04В 1/49, 1999), виконаний у вигляді металевої пластини з прорізами для утворення з одного боку пластини зубів, розгорнутих гранями в різні сторони і анкерні зуби, розміщені на діагоналях по кутах, виконані з більшою довжиною і площею, ніж всі інші зуби. Завдяки анкерним зубам даний з'єднувальний елемент має підвищену міцність, але збільшена довжина зубів викликає потовщення деталі, що не може бути ефективним при використанні даного пристрою в авіації та при поєднанні з композиційними матеріалами, що обмежує використання даного елемента, до того ж зусилля зачеплення анкерів при незначній довжині мінімальні. Відомий затяжний елемент (Див.: ЕР Патент № 0523682 кл. Е04F 13/08, 1992) застосовується в конструкціях для з'єднання гіпсокартону, представлений у вигляді з'єднувального елемента з плоским загостреними зубами, які розміщені як в радіальному, так і поздовжньому напрямках. Недоліком затяжного елемента є довгий і плоскі зуби, що не дасть достатньої ефективності при використанні таких елементів для з'єднань, що працюють на відрив, по-перше, станеться збільшення маси основної деталі, а по-друге, не досягне достатнього зчеплення зубів зі структурою композитної деталі. Відома з'єднувальна пластина (Див.: Патент US № 3951033 кл. F16В 15/00, 1976) з прорізами для утворення кріпильних елементів у вигляді зубів, які мають зломи площини зубів та розгорнуті одне до одного. На ребро зламу припадає пік звуження зубів, завдяки цьому зуб швидко проникає в структуру. Розглянута пластина не може використовуватися у зв'язку з тим, що злам на зубах збільшує поверхневу площу, а це викликає збільшення маси з'єднань, а гострі кромки зубів зрізають багато волокон і це призводить до передчасного руйнування з'єднання. Найбільш близьке технічне рішення металевої з'єднувальної зубчастої пластини для з'єднання елементів дерев'яних конструкцій (Див.: Патент ЕР 2025953 кл. Е04В 1/49, 2012), виконано у вигляді пластини з виштампуваними зубами, в одному або у двох перпендикулярних напрямках відносно основи, причому ці елементи мають два виконання: загострений елемент і фіксуючий елемент, розташовані з певним кроком, їм надається поперечний вигин по дузі кола або певний кут розчину граней, до того ж елементи відігнуті на кут в інтервалі від 20° до 70°, що викликає багатовісне армування деревини в області з'єднання. Однак такий вигин зубів не приводить до спіралеподібної поверхні, а саме поверхня такого типу може забезпечить надійне зчеплення кожного зубчастого елемента з волокнами композиційного матеріалу і підвищує несучу здатність з'єднання деталей. Крім того, поперечний вигин можливий при істотній ширині зубів, а це не призведе до мінімізації кріпильного елемента та рівномірного розподілу напружень, а наявність поверхневого вогнезахисного шару з алюмінію на пластині викличе завчасне руйнування адгезивного шару. Задачею запропонованого з'єднувального зубчастого елемента є максимально зменшені розміри з метою мінімізувати кріпильні елементи, підвищити несучу здатність з'єднання при осьовому навантаженні завдяки надійному зчепленню зубів з волокнами композиційного 1 UA 91102 U 5 10 15 20 матеріалу, тим самим задіяти усі волокна та шари композиційного матеріалу і рівномірно розподілити напруження, а поверхневій шар поліпшить адгезивні властивості з'єднання. Поставлена задача вирішується тим, що з'єднувальний зубчастий елемент має тонколистову основу з виштампуваними зубами, в одному або у двох перпендикулярних напрямках відносно основи, зуби розташовані у радіальному або повздовжньому напрямку, для підвищення несучої здатності з'єднання метал-композитних деталей. Ефективна працездатність зубів при осьовому навантаженні досягається скручуванням зубів навколо своєї осі на кут 2090°, такий кут оптимально сприяє заклинюванню і підвищує несучу здатність з'єднання, збільшує площу прориву матеріалу та запобігає передчасному вириванню зубів із з'єднувальних деталей, поверхневий клейовий шар на стороні, що контактує з композиційним матеріалом за для поліпшення адгезивних властивостей. На кресленні зображено загальний вигляд з'єднувальної зубчастої пластини з радіальним розміщенням зубів. З'єднувальний зубчастий елемент має: тонколистову основу 1 з виштампуваними зубами 2, перпендикулярно відносно основи, кожен зуб має вісь 3, навколо якої виконується скручення на кут 4, який лежить в оптимальному інтервалі α=20°-90°, і утворює спіралеподібну поверхню, також має поверхневий клейовий шар 5 на стороні, що контактує з композиційним матеріалом. Таким чином даний з'єднувальний зубчастий елемент запобігає вириванню зубів з композитної деталі при осьовому навантаженні, тим самим підвищує несучу здатність з'єднання, зростає ефективність застосування композиційних матеріалів у літальних апаратах, а також зменшує масу з'єднання композитних та металевих деталей літального апарата. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 З'єднувальний зубчастий елемент, що містить тонколистову основу з виштампуваними зубами, в одному або у двох перпендикулярних напрямках відносно основи, який відрізняється тим, що зуби скручені навколо своєї осі на кут =20°-90°, з утворенням спіралеподібної поверхні, а також має поверхневий клейовий шар на стороні, що контактує з композиційним матеріалом. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2