Для замкового соединения применяют крепежные детали из термопластов типа «.Hedloek II» [34]. Зам­ковые соединения можно выполнять с помощью крепеж­ных элементов—кнопок. Кнопки состоят из четырех частей и присоединены к деталям, например, расклепы­ванием выступающих стержней. Во время сборки они подвергаются упругому деформированию [35]. Эти кнопки могут быть изготовлены из полиформальдегида.

К замковым соединениям, элементы которых при сборке не подвержены деформации, относятся соедине­ния типа «ласточкин хвост». Их используют при обли­цовке стен, экструдированными профилями из термо­пластов [36], а также для крепления лопаток из ком­позиционных полимерных материалов к диску компрес­сора авиационного двигателя,[37, 38]. Вследствие ани­зотропии свойств полимерных материалов с ориентиро­ванной структурой наполнителя, низких пределов проч­ности при межслойном сдвиге и смятия использовать в этом случае замковые соединения представляется воз­можным только при условии изменения конструкции хвостовиков рабочих и направляющих лопаток. При ис­пытании замковых соединений было установлено, что металлические вставки в материал замка и накладки резко снижают прочность соединения. Более эффектив­ное крепление получается при использовании замков типа Лаваля и шарнирных замков; в которых армирую­щие слои материала при изготовлении лопаток не пе­ререзаются, благодаря чему высокие прочностные ха­рактеристики наполнителя могут быть использованы ■полнее. Однако вследствие отжима связующего из ниж­ней зоны хвостовика и нарушения. целостности слоев при снятии облоя прочность соединения может снизить­ся. В невыгодных условиях нагружения находится ма­териал хвостовика при гребенчатой и елочной конструк-^ днях замкового соединения.

В настоящее время в конструкциях замковых соеди­нений наиболее часто применяют трапециевидный хво­стовик (замок «ласточкин хвост»). Замок простейшей конструкции с одним распорным клиновым вкладышем из композиционного материала, вводимым для обеспе­чения необходимой толщины хвостовика, прост в изго­товлении, но прочность его, в 2—3 раза меньше, чем Прочность замка с несколькими клиновыми вкладыша­ми, так как во втором случае рабочие нагрузки более равномерно распределяются в объеме полимерного ма­териала.

Дальнейшее усовершенствование замков этого типа связано с выбором оптимального варианта раскроя вкладышей, с установлением правильной ориентации их главных осей анизотропии и автоматизацией технологии изготовления замка.

При выборе критериев работоспособности анализи­руют характер разрушения деталей. Замковые соеди­нения типа «ласточкин хвост» разрушаются в резуль­тате смятия или среза наружных слоев хвостовика. В этом случае работоспособность изделия определяется касательными напряжениями, величина которых уста­навливается из расчета на прочность. На. работоспособ­ность замкового соединения влияет также жесткость материала, в котором оформлен паз под хвостовик №1

Определение .напряженно-деформированного состоя­ния райкового соединения из композиционных матеюи -

алов является одной из самых трудных задач теории упругости. Реше­ние такой задачи зависит от принятой модели, свойств отдельных компо­нентов и структуры ма­териала, а также от гра­ничных условий.

Протяженность наибо­лее нагруженной зоны и максимальные напряже­ния, возникающие в ней, можно значительно уменьшить, увеличив высоту хво­стовика: При изменении угла клина хвостовика в ин­тервале 0,7—1,22 рад касательные напряжения не из­меняются, в то время как радиальные смещения хво­стовика уменьшаются в 2 раза. При использовании карбопластиков и бороплаетиков взамен стеклопласти­ков касательные напряжения в хвостовике типа «лас­точкин хвост» снижаются приблизительно на 25%. При сравнении экспериментальных данных с расчетными оказалось, что наиболее опасными напряжениями в хво­стовиках типа «ласточкин хвост» действительно явля­ются касательные. Разрушение такого замкового соеди­нения начинается с образования трещин в зонах, где касательные напряжения превышают предельные значе­ния. Дальнейшее разрастание трещин зависит от отно­шения их длины к высоте замка и на гружен н ости со­единения.

На основании экспериментальных данных было уста­новлено [37], что опасная зона (зона повышенных ка­сательных напряжений) в хвостовике типа, «ласточкин хвост» рабочих лопаток-компрессора двигателя из ком­позиционных материалов ие. должна превышать 5% длины корневого сечения лопатки. Это требование уда­ется, выполнить, если принять угол клина л/3 рад, одно­временно увеличив высоту замка, регламентируемую для металлических конструкций, на 25—30%. При этом снижается уровень напряжений в замковом соединении и улучшается его, работоспособность. При использова­нии более прочных и жестких материалов появляется возможность нагружать конструкцию-до возникновения:'-
в замковом соединении более высоких напряжений, од­новременно уменьшая размеры соединения.

К замковым соединениям относится крепление с по­мощью конусного клина—например, крепление метал­лического фланиа со стекломластиковой трубой (рис. II.7) [39]. Внутрь трубы / с ее торца вставлена коническая втулка 2 (конусность 1,5) с насечкой на наружной поверхности. Для оформления конуса на кон­цах труб (в иеотвержденном состоянии) делают шесть продольных надрезов длиной 50 мм. Расширенный ко­нец трубы. вводят в стакан с фланцем 3 с внутренней конической поверхностью, на которой имеется насечка глубиной 0,5 мм. Связующее отверждают после сборки замка.

Как разновидность замковых. соединений можно рас­сматривать байонетные соединения деталей посредством осевого перемещения и поворота (иногда - бокового сме­щения) одной из. них относительно другой.