Технология выполнения соединений. Часть 1. Технология выполнения дискретных соединений

Технология выполнения соединений

Часть 1
Технология выполнения 
дискретных соединений

Курс лекций

УДК 621.95:99 
ББК 34.6 
Т38 
 
Издание доступно в электронном виде на портале ebooks.bmstu.ru  
по адресу: http://ebooks.bmstu.ru/catalog/258/book1713.html 

Факультет «Специальное машиностроение» 
Кафедра «Технологии ракетно-космического машиностроения» 

Рекомендовано Редакционно-издательским советом  
МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве учебного пособия 

Авторы: 
М.А. Бабурин, Ю.В. Баданина, В.Д. Баскаков, 
О.В. Зарубина
А.Л. Галиновский, А.Г. Гудков,  

 
 
 
 
Технология выполнения соединений. Часть 1. Технология 
выполнения дискретных соединений : курс лекций / [М. А. Бабурин 
и др.]. — Москва : Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 
2017. — 68, [4] с. : ил. 
ISBN 978-5-7038-4742-8 
Рассмотрены соединения, применяемые в производстве изделий ракетно-
космической техники (в частности, элементы конструкций ракет-
носителей), а также условия эксплуатации объектов производства, основы 
выбора соединений, типы соединений по ГОСТу. Дана классификация 
и выполнен сравнительный анализ различных видов соединений. 
Приведены основные требования к соединениям и процессам образования 
соединений. Достаточно подробно освещены вопросы создания клепаного 
соединения, его преимущества и недостатки.  
Для студентов старших курсов, обучающихся по специальности 
«Проектирование, производство и эксплуатация ракет и ракетно-
космических комплексов». 
 
УДК 621.95:99 
ББК 34.6 

  
 МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017 
  
 Оформление. Издательство  
ISBN 978-5-7038-4742-8  
                МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017

 
Т38 

Предисловие 

Первая часть курса лекций «Технология выполнения соединений» 
содержит современные сведения о технологии выполнения 
дискретных соединений. В издании собраны основные сведения, 
необходимые для подготовки высококвалифицированных 
инженеров по специальности «Проектирование, производство и 
эксплуатация ракет и ракетно-космических комплексов».  
Первая лекция посвящена особенностям производства ракетно-
космической техники и соединениям, которые используются 
при ее создании. Большое внимание уделяется вопросам получения 
заклепочных соединений. Во второй лекции рассмотрены 
вопросы применения и образования заклепок специальных конструкций. 
Третья лекция посвящена вопросам разработки технологического 
процесса получения заклепочного соединения.  
В четвертой лекции дано описание существующих методов образования 
замыкающих головок заклепочных соединений. В пятой 
лекции рассмотрены вопросы обеспечения герметизации болтового 
и заклепочного соединений. Шестая лекция посвящена разъемным 
соединениям: резьбовым, пазовым (шпоночным и шлицевым), 
соединениям с гарантированным натягом. 
Самостоятельная работа студентов с данным изданием позволит 
сформировать интеллектуальные, личностные и профессиональные 
компетенции, необходимые для практической деятельности 
при проектировании, разработке, создании технологий и 
оснащении производства деталей и сборочных единиц ракетно-
космической техники. 
 

Лекция 1  
Соединения в летательных аппаратах.  
Основные понятия и классификация 

Существующие летательные аппараты (ЛА) можно подразделить 
на следующие группы: 
– ракеты-носители (РН); 
– космические аппараты (КА); 
– самолеты и вертолеты (авиация). 
Деление на различные группы обусловлено несколькими факторами, 
наиболее важными из которых являются: 
– условия функционирования ЛА; 
– назначение ЛА (связь, навигация, боевое назначение, транспортное 
назначение). 
Летательные аппараты могут эксплуатироваться в самых экстремальных 
условиях, испытывая многофакторные разрушающие 
воздействия. К таким воздействиям можно отнести механические 
(силовые) и тепловые нагрузки. Например, двигательные установки 
ЛА работают при температуре примерно 3000 С, а корпус 
аппарата может находиться при температуре, близкой к абсолютному 
нулю. 
Космические аппараты подвергаются: 
– жесткому рентгеновскому излучению; 
– корпускулярному излучению; 
– тепловым нагрузкам (+150 С на солнечной стороне, –150 С  
в тени), что очень плохо отражается на ресурсе соединений; 
– воздействию вакуума и микрометеоритов. 
Не последнюю роль играет время воздействия этих нагрузок. 
Исходя из условий эксплуатации и назначения изделия осуществляют 
выбор соединений, применяемых в конструкциях ЛА 
[1, 2]. Например, ракеты обладают невысоким ресурсом эксплуатации (≈
10 с), но могут иметь длительное время хранения. Во 
время эксплуатации ракеты испытывают значительные нагрузки, 
следовательно, соединения в ракетах — низкоресурсные, нагруженные. 
Космические аппараты эксплуатируются в течение длительного 
времени, но при этом не испытывают больших силовых 
нагрузок. Здесь нужны высокоресурсные, ненагруженные соединения. 
Средства авиации (боевые, транспортные, пассажирские 
самолеты) испытывают большие вибрационные нагрузки на про-

тяжении длительного времени (сотни часов эксплуатации). Соединения, 
применяемые в таких конструкциях, должны быть высокоресурсными 
и нагруженными. 
Особенности ракетно-космической техники (РКТ). Изделия 
РКТ представляют собой сложные крупногабаритные (L ≈ 10 м,  
D ≈ 8 м) комплексы, насчитывающие сотни тысяч агрегатов  
и деталей. Их элементы обладают низкой жесткостью до сборки 
(как правило, оболочечная конструкция, подкрепленная или  
не подкрепленная силовым набором). Конструкция РКТ является 
герметичной. 
При производстве РКТ все изделие разбивают на отдельные 
элементы по следующим признакам: 
– функциональный признак (ракета — ступень — отсек — 
блок — агрегат — узел — деталь); 
– транспортный признак (габариты транспортного средства 
определяют габариты изделия); 
– конструкторско-технологический признак (обеспечение доступа 
для сборки). 
Целью такого деления является снижение себестоимости и 
трудоемкости изготовления изделия, а также повышение качества. 
Надежность всего изделия определяется в основном надежностью 
его соединений. 
Выбор и назначение того или иного соединения осуществляют 
уже на этапе конструкторской подготовки производства (на 
этапах технического задания и технического предложения). 
Классификация соединений. В настоящее время принята 
следующая классификация соединений (рис. 1.1) [2]. 
Неподвижные неразъемные (НН) соединения обеспечивают 
неизменное положение собираемых деталей и узлов друг относительно 
друга. К таким соединениям относятся: 
– клепка; 
– сварка; 
– склеивание; 
– пайка; 
– посадка с натягом. 
Разборка неподвижных неразъемных соединения крайне затруднительна 
и сопровождается повреждением соединяемых (при 
сварке) либо крепежных (при клепке) деталей или разрушением 
скрепляющего вещества (при склеивании или пайке). 

Рис. 1.1. Классификация соединений 

Неподвижные разъемные (НР) соединения обеспечивают 
неизменное положение собираемых деталей, допуская разборку 
узла, отсека или агрегата без повреждения соединяемых или крепежных 
деталей. К ним относятся болтовые и резьбовые соединения. 

Подвижные разъемные (ПР) соединения допускают перемещения 
соединяемых деталей друг относительно друга. Это шарнирные 
пары, подшипники скольжения, винтовые передачи, зубчатые 
пары. 
Выбор вида соединения зависит от конструкции изделия и 
материалов, из которых изготовлены агрегаты, отсеки, узлы. 

Например, при изготовлении самолета клепаной конструкции из 
дюралюминиевых сплавов доля неподвижных неразъемных соединений 
составляет 80 % (клепка 60 %, сварка 20 %), а неподвижных 
разъемных — 20 % (болтовые). 
При изготовлении изделия из коррозионно-стойких и жаропрочных 
сталей (обшивка) доля неподвижных неразъемных соединений 
составляет 80 % (сварных соединений — 70…75 %, 
клепаных — 5 %), а остальные соединения — неподвижные разъемные (
болтовые и винтовые). 
В последнее время в связи с внедрением в конструкцию ЛА 
монолитных панелей доля клепаных и сварных соединений 
уменьшается, а болтовых — увеличивается. 
Клепаные соединения в РКТ. Клепаные соединения широко 
применяются в РКТ [2] и особенно в самолетостроении. На их 
долю приходится 70…80 % соединений в сухих, т. е. негерметичных, 
отсеках (рис. 1.2). 
 

 
Рис. 1.2. Примеры использования клепаных соединений в РКТ 

Преимущественное применение клепки в самолетостроении 
связано в первую очередь с особенностью эксплуатации самолетов — 
наличием длительных вибрационных нагрузок (такие 
нагрузки характерны и для ракет, но время их действия суще-

ственно ниже — десятки секунд, в то время как ресурс самолета 
30 000 ч).  
В условиях динамической нагрузки клепаные соединения обладают 
большей стойкостью по сравнению со сварными. Другой 
причиной применения клепаных соединений в ракетной технике 
является плохая свариваемость высокопрочных алюминиевых 
сплавов Д16АТ, В95 и др. 
Клепаные отсеки представляют собой тонкостенные конструкции 
в виде оболочек, состоящих из обшивки и силового 
набора, которые крепятся к двум торцевым стыковочным шпангоутам (
рис. 1.3).  
 

 
Рис. 1.3. Клепаный отсек: 

а — общий вид; б — пример соединения продольного и поперечного силовых 
наборов; в — варианты выполнения клепаного соединения в стрингерном  
                                                                 исполнении 

Диаметр клепаных отсеков достигает 4…8 м, длина 2…18 м. 
Обшивка, как правило, гладкая, толщиной 0,8…5,0 мм. Точность 
обводов клепаного отсека достигает ±0,5 мм на сторону. Непа-
раллельность плоскостей верхнего и нижнего шпангоутов не 
должна превышать 0,5 мм. 
В зависимости от конструктивно-технологического назначения 
сухие отсеки подразделяют на непанелированные, частично 
панелированные и полностью панелированные.  
Непанелированные отсеки (рис. 1.4) представляют собой обшивку 
1 и собранный каркас 2 в виде силового набора, состоящего 
из шпангоутов, стрингеров и фитингов. 
Для непанелированного отсека характерны большой объем 
работ в одном приспособлении и плохой доступ к местам соединений. 
Это увеличивает цикл сборочных работ и затрудняет механизацию 
сборки. 

Рис. 1.4. Непанелированный отсек:  

1 — обшивка; 2 — силовой каркас 

Членение на панели обеспечивает дифференциацию и специализацию 
сборочных работ, что сокращает цикл сборки. 
Возможны три варианта частичного панелирования: 
1) панель состоит из участка обшивки с продольным и поперечным 
силовыми наборами (рис. 1.5, 1.6); 
2) панель состоит из обшивки с продольным силовым набором (
монолитная панель в стрингерном исполнении) (рис. 1.7); 
3) промежуточные шпангоуты соединяются с помощью 
накладок (фитингов) (рис. 1.8, а) или без них, только со стрингерами (
рис. 1.8, б). 

 

 
Рис. 1.5. Частично панелированная конструкция по варианту 1:  

1 — стыковочные шпангоуты; 2 — участок обшивки с продольным 
 и поперечным силовыми наборами 

Рис. 1.6. Различные варианты исполнения частично панелированной 
конструкции: 

1 — фитинг; 2 — стрингер; 3 — обшивка; 4 — шпангоут 

 
Рис. 1.7. Частично панелированная конструкция по варианту 2 (монолитная 
панель):  

а — общий вид; б — вид сверху (1 — обшивка; 2 — стрингер) 

В полностью панелированных конструкциях панели имеют 
секторы торцевых шпангоутов (рис. 1.9).