Тема 3.1 Заклепочные и штифтовые соединения

Заклепочные соединения – достоинства, недостатки и область применения; основные типы заклепок; образование заклепочного шва. Классификация заклепочных швов; расчет прочности швов при осевом нагружении; штифтовые соединения; расчет на прочность

Заклепочные (клепаные соединения) относятся к неразъемным соединениям. Заклепочное соединение состоит из листов, соединенных с помощью заклепок, вставленных в отверстия в деталях. Соединение образуется расклепыванием стержня, формируется замыкающая головка.

По назначению заклепочные соединения разделяют на прочные (для восприятия внешних нагрузок) и прочно-плотные, обеспечивающие также герметичность соединения.

Достоинства заклепочных соединений:

- хорошо работают в конструкциях, подверженных вибрациям и повторно-динамическим нагрузкам;

- применяют для соединения материалов, не поддающихся свариванию, или трудносвариваемых.

Недостатки:

- повышенная металлоемкость;

- трудоемкость изготовления;

- невысокая технологичность.

Материалы и конструкция заклепок

Материал заклепок зависит от материала соединяемых деталей. При соединении деталей из легких сплавов используют заклепки из алюминиевых сплавов (иногда с антикоррозийным покрытием). Стальные детали соединяют стальными заклепками соответствующих марок.

Основные типы заклепок:

- с полукруглой головкой;

- с потайной головкой;

- с полупотайной головкой;

- пустотелая;

- с широкой головкой;

- с плоской головкой.

Классификация заклепочных швов

Различают нахлесточные заклепочные соединения, соединения с одной и двумя накладками. Используются однорядные, двухрядные и многорядные соединения. Заклепки могут устанавливаться в шахматном порядке для увеличения прочности и облегчения установки заклепок. Многорядные ряды (больше трех) применяются редко.

Расчет на прочность

На основные размеры заклепочных соединений выработаны нормы, геометрические размеры заклепок стандартизованы.

Диаметр заклепки назначают по рекомендации d≥2√h,

где h – толщина соединяемых листов, и уточняют по стандарту.

Расстояние между рядами заклепок t=2d+8;

Расстояние от центра крайней заклепки до края листа e=2d.

Обычно заклепочное соединение нагружено продольными силами, стремящимися сдвинуть соединяемые детали относительно друг друга. Расчет заклепок в этом случае сводится к расчету на срез. При центрально действующей силе считают, что внешняя сила распределяется между заклепками соединения равномерно. Трение в стыке не учитывают.

Расчет односрезного соединения.

Нагрузка на одну заклепку ,

где F – нагрузка на соединение;

z – число заклепок.

Условие прочности на срез (сдвиг).

(3.1.1)

где d – диаметр заклепки,

- допускаемое напряжение среза.

Штифты — сталь­ные круглые цилиндрические, ко­нические или фасонные стержни, которые забивают в сквозные от­верстия соединяемых деталей. По форме штифты различают кони­ческие и цилиндричес­кие. По конструкции те и другие делают гладкими, с насечкой или выдавленными канавками, цилинд­рические пружинные, вальцован­ные из ленты.

Рис. 3.1.1

Конические гладкие штифты находят наибольшее применение. Их устанавливают в сквозные отверстия. В глухие от­верстия ставят конические штиф­ты с резьбой. В соеди­нениях, которые испытывают толчки и удары, ставят разводные штифты. Такие же ко­нические штифты применяют и в соединениях быстровращающихся деталей. Конические штифты мож­но без ущерба для надежности со­единения многократно вынимать и снова ставить на место. Коничес­кие штифты выполняют с конусно­стью 1: 50.

Рис. 3.1.2

Цилиндрические штифты ставят в отверстия с на­тягом. В движущихся соединениях цилиндрические штифты ставят с расклепыванием концов. Большим недостатком цилиндрических штифтов является ослабление по­садки при повторных сборках и раз­борках.

Достоинства штифтовых соединений:

- простота конструкции;

- простота монтажа-демонтажа;

- точное центрирование деталей благодаря посадке с натягом;

- работа в роли предохранителя, особенно при креплении колёс к валу.

Недостатком штифтовых соединений является ослабление соединяемых деталей отверстием.

Подобно заклёпкам штифты работают на срез и смятие. Соответствующие расчёты выполняют обычно как проверочные

(3.1.2)

(3.1.3)

Штифты с канавками рассчитывают также, как гладкие, но допускаемые напряжения материала занижают на 50%.