В соединениях, подверженных действию продольных сил, распределение усилий на заклепки принимается равномерным.

При расчете заклепок на срез допускаемое усилие (H) в соединении:

где,
[τ_ср] — допускаемое напряжение заклепок на срез, МПа (см. табл. 1);
k — число плоскостей среза в соединении;
d — диаметр заклепки, мм.

При расчете соединения на смятие допускаемое усилие (H) в соединении:

Р = [σ_см]·n·d·s
где,
[σ_см] — допускаемое напряжение заклепок на смятие, МПа (см. табл. 1);
п — количество заклепок (в односрезных заклепках п = k);
d — диаметр заклепки, мм,
s — наименьшая толщина соединяемых частей, мм.

При расчете заклепок на растяжение (отрыв головок) допускаемое усилие (H) в соединении:

где,
[σ_p] — допускаемое напряжение на растяжение (отрыв) головок, МПа (см. табл. 1);
d — диаметр заклепки, мм,
п — количество заклепок.

1. Допускаемые напряжения в силовых заклепочных соединениях
при расчете по основным нагрузкам, МПа (кгс/мм&sup2)

При продавленных отверстиях (без сверления) напряжения на срез на 30 %, а на смятие на 15 % ниже табличных данных.

ПРИМЕНЯЕМОСТЬ ЗАКЛЕПОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Заклепочные соединения применяют в конструкциях, воспринимающих большие вибрационные и повторные нагрузки, а также для соединения деталей из несвариваемых материалов и не допускающих сварку из-за коробления или отпуска термообработанных деталей.

По назначению заклепочные швы разделяют на прочные (силовые) для восприятия внешних нагрузок и прочноплотные, обеспечивающие также герметичность соединения. Герметичность стыка в прочноплотных швах дополнительно обеспечивается нанесением на поверхности стыка уплотнительных составов — клееев, силоксановых эмалей или металлических покрытий.

На практике широко используют заклепки повышенной технологичности, в том числе с возможностью клепки с односторонним ходом к шву: болт — заклепки, имеет стержень с кольцевой резьбой, обжимается кольцом, с помощью специального пистолета; взрывные заклепки; заклепки с пистолетом. При переменных нагрузках применяют заклепки с диаметральным натягом, создаваемым при сборке.

Наиболее распространены сплошные стержневые заклепки общемашиностроительного применения с закладной головкой различной формы. Диаметр отверстия под клепки выполняют на 0,1 мм больше диаметра стержня заклепки, который в процессе клепки осаживается и плотно заполняет отверстие, чаше применяют заклепки с полукруглой головкой, как наиболее технологичные.

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ЗАКЛЕПОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

В стальных металлоконструкциях для швов внахлестку диаметр заклепки d = 2s, где s — толщина соединяемых частей; для швов с двумя накладками d = 1,5s.
Для заклепочного шва внахлестку и с двумя накладками при рядном расположении заклепок шаг шва t = 3d, для двухрядного шва внахлестку t = 4d, для однорядного шва с двумя накладками t =3,5d. для двухрядного шва с двумя накладками t = 6d.
Расстояние от оси заклепок до свободной кромки в направлении действующей силы t₁ = (1,5 ÷ 2)d.
Расстояние между рядами заклепок t₂ = (2 ÷ 3)d. Толщина накладок s₁ = 0,8s .
В конструкциях из легких сплавов клепку производят в холодном состоянии, поэтому силы сжатия склепываемых частей, а следовательно, и силы трения в заклепочном соединении небольшие. Поэтому заклепки в основном работают на срез. Рекомендуется принимать d = 1,5s + 2 мм, t = (2,5 ÷ 6)d, r₁ = 2d.
Допускаемые напряжения в заклепках [τ_ср] = (0,4 ÷ 0,5)σ₁, где σ₁ — предел текучести материала соединяемых частей.

ЗАКЛЕПКИ КЛАССОВ ТОЧНОСТИ В и С

1. Заклепки с полукруглой и потайной головками, мм

Длину заклепок L, брать из ряда: 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10; 12; 14; 16; 18; 20; 22; 24; 26; 28; 30; 32; 34; 36; 38; 40; 42; 45; 48; 50; 52; 55; 58; 60; 65; 70; 75; 80; 85; 90; 95; 100.
В скобках приведены значения L по ГОСТ 10300-80.
ГОСТ 10299-80 и 10300-80 предусматривают d = 1 — 36 и L = 2 — 180 мм.
Длину заклепок L принимают равной толщине склепываемых деталей с прибавлением 1,5d на образование головки и округляют до L ближайшей стандартной заклепки.

2. Заклепки с плоской головкой (по ГОСТ 10303-80), мм

3. Марки материалов и их условные обозначения,
виды и условные обозначения покрытий заклепок

4. Временное сопротивление срезу материала заклепок

Пример условного обозначения заклепки с полукруглой головкой класса точности В диаметром стержня d = 8 мм, длиной L = 20 мм, из материала группы 00, без покрытия:

Заклепки 8 x 20 00 ГОСТ 10299-80

То же, класса точности С, из материала группы 38, марки меди МЗ, с никелевым покрытием толщиной 6 мкм:

Заклепка С 8 х 20 38, М3 136 ГОСТ 10299-80

Заклепки повышенной точности (ГОСТ 14797-85, ГОСТ 14798-85, ГОСТ 14801-85) предназначены для ответственных соединении с повышенными требованиями к надежности.

Пустотелые заклепки (ГОСТ 12638-80, ГОСТ 126408-80, ГОСТ 12639-80) часто применяют, чтобы использовать их отверстия в заклепочных соединениях, например, для пропуска электрических, крепежных или других деталей.

Примеры решения задач. Пример 1. Определить потребное количество заклепок для пе­редачи внешней нагрузки 120 кН

Пример 1. Определить потребное количество заклепок для пе­редачи внешней нагрузки 120 кН. Заклепки расположить в один ряд. Проверить прочность соединяемых листов. Известно: [σ] = 160 МПа; [σ_см] = 300 МПа; [τ_с] = 100 МПа; диаметр заклепок 16 мм.

Решение

1. Определить количество заклепок из расчета на сдвиг (рис. 24.1).

Условие прочности на сдвиг:

z — количество заклепок.

Таким образом, необходимо 6 заклепок.

2. Определить количество заклепок из расчета на смятие. Условие прочности на смятие:

Таким образом, необходимо 4 заклепки.

Для обеспечения прочности на сдвиг (срез) и смятие необходи­мо 6 заклепок.

Для удобства установки заклепок расстояние между ними и от края листа регламентируется. Шаг в ряду (расстояние между цен­трами) заклепок 3d; расстояние до края 1,5d. Следовательно, для расположения шести заклепок диаметром 16 мм необходима ширина листа 288мм. Округляем величину до 300мм (b = 300мм).

3. Проверим прочность листов на растяжение. Проверяем тон­кий лист. Отверстия под заклепки ослабляют сечение, рассчитываем площадь листа в месте, ослабленном отверстиями (рис. 24.2):

Условие прочности на растяжение:

73,53 МПа 2 . Площадь смятия боковой поверхности A_см = dδ_min.

2. Проверим прочность соединения на сдвиг (срез).

Q = F/z — поперечная сила в поперечном сечении заклепки:

Прочность на сдвиг обеспечена.

3. Проверим прочность соединения на смятие:

Прочность заклепочного соединения обеспечена.

Пример 3.Определить требуемый диаметр заклеп­ки в нахлесточном соединении, если передающаяся сила Q = 120 кН, толщина листов δ = 10 мм. Допускаемые на­пряжения на срез [τ] = 100 H/мм 2 , на смятие [σ_см] = 200 Н/мм 2 (рис. 2.25). Число заклепок в соединении п = 4 (два ряда по две заклепки в каждом).

Решение

Определяем диаметр заклепок. Из условия прочности на срез по сечению аb, учитывая, что заклепки односрезные (т = 1), получаем

Принимаем d = 20 мм.

Из условия прочности соединения на смятие

Принимаем большее из найденных значений d = 20 мм.

Пример 4. Определить необходимое количество заклепок диаметром d = 20 мм для нахлесточного соеди­нения двух листов толщиной δ₁ = 10 мм и δ₂ = 12 мм. Сила Q, растягивающая соединение, равна 290 кН. До­пускаемые напряжения: на срез [т| = 140 Н/мм а , на смя­тие [σ_см] = 300 Н/мм 2 .

Решение

Из условия прочности на срез необходимое число заклепок при т = 1

Напряжения смятия будут наибольшими между за­клепками и более тонким листом, поэтому в условие прочности на смятие подставляем δ_min = 6, и находим

В соединении необходимо поставить 7 заклепок, тре­буемых по условию прочности на срез.

Пример 5.Два листа с поперечными размерами δ₁ = 14 мм, b = 280 мм соединены двусторонними наклад­ками толщиной каждая δ₂ = 8 мм (рис. 2.26). Соединение передает растягивающее усилие Q = 520 кН. Определить число заклепок диаметром d = 20 мм, которое необходимо поставить с каждой стороны стыка. Проверить также прочность листа по опасному сечению, учитывая, что заклепки поставлены по две в ряд (к = 2, рис. 2.26). Допускаемое напряжение на срез заклепок [τ] = 140Н/мм а , на смятие [σ_см] = 250 H/мм 2 , на растяжение листов [σ] = 160 Н/мм 2 .

Решение

В рассматриваемом соединении заклепки ра­ботают как двухсрезные т = 2, т. е. каждая заклепка испытывает деформацию среза по двум поперечным сече­ниям (рис. 2.26).

Из условия прочности на срез

Из условия прочности на смятие, учитывая, что ми­нимальная площадь смятия соответствует δ_min = δ₁

Момент, который может передать болтовое соединение колеса с барабаном по рис. 2.27, определится из формулы

где п — число болтов, для нашего слу­чая п = 6; [Q] — допускаемое по условию прочности на срез усилие, передаваемое одним болтом; 0,5D — плечо усилия, передаваемого болтом относительно оси вращения вала.

Вычислим допускаемое усилие, которое может передать болт по условию прочности на срез

Подставив значение [Q] в формулу для момента, най­дем

Пример 7. Проверить прочность сварного соединения угловы­ми швами с накладкой. Действующая нагрузка 60 кН, допускаемое напряжение металла шва на сдвиг 80 МПа.

Решение

1. Нагрузка передается последовательно через два шва слева, а далее — два шва справа (рис. 24.4). Разрушение угловых швов про­исходит по площадкам, расположенным под углом 45° к поверхности соединяемых листов.

2. Проверим прочность сварного соединения на срез. Двухсторонний угловой шов можно рассчитать по формуле

А_с — расчетная площадь среза шва; К — катет шва, равен толщине накладки; b — длина шва.

iSopromat.ru

Заклепка представляет собой сплошной или полый стержень круглого сечения с головками на концах, одну из которых, называемую закладкой, выполняют на заготовке заранее, а вторую, называемую замыкающей, формируют при клепке (осадке).

Заклепочные соединения образуют постановкой заклепок в совмещенные отверстия соединяемых элементов и расклепкой с осаживанием стержня.

Основными материалами склепываемых деталей являются малоуглеродистые стали Ст.0, Ст.2, Ст.3, цветные металлы и их сплавы. Требования к материалу заклепки:

1. Высокая пластичность для облегчения процесса клепки;
2. Одинаковый коэффициент температурного расширения с материалом деталей во избежание дополнительных температурных напряжений в соединении при колебаниях температуры.
3. Однородность с материалом склепываемых деталей для предотвращения появления гальванических токов, сильно разрушающих соединения.

Расчет на прочность основан на следующих допущениях:

• силы трения на стыке деталей не учитывают, считая, что вся нагрузка передается только заклепками;
• расчетный диаметр заклепки равен диаметру отверстия d₀;
• нагрузки между заклепками распределяются равномерно.

Рассмотрим простейший заклепочный шов — однородный односрезный внахлестку. При нагружении соединения силами F, листы стремятся сдвинуться относительно друг друга. Запишем условие прочности заклепки на срез (разрушение стержня заклепки нахлесточного соединения происходит по сечению, лежащему в плоскости стыка соединяемых деталей)

отсюда требуемый диаметр заклёпки:

В зонах контакта боковых поверхностей заклепки с листами происходит сжатие материалов. Давление в зоне контакта называют напряжением смятия.

Считая, что эти напряжения равномерно распределены по площади смятия, запишем условие прочности

Здесь А_см — площадь смятия, условно равная площади проекции поверхности контакта на плоскость, перпендикулярную действующей силе;

[ σ ]’_см — допускаемое напряжение на смятие для менее прочного из контактирующих материалов.

Рассмотрим многорядное двухсрезное заклепочное соединение с двумя накладками.

где i — число плоскостей среза одной заклепки;
z — число заклепок.

Уважаемые студенты!
На нашем сайте можно получить помощь по техническим и другим предметам:
✔ Решение задач и контрольных
✔ Выполнение учебных работ
✔ Помощь на экзаменах

Решение задач, контрольных и РГР

Стоимость мы сообщим в течение 5 минут
на указанный вами адрес электронной почты.

Если стоимость устроит вы сможете оформить заказ.

Набор студента для учёбы

— Рамки A4 для учебных работ
— Миллиметровки разного цвета
— Шрифты чертежные ГОСТ
— Листы в клетку и в линейку