Заклепочные соединения

Цель - изучить конструкцию и технологию получения заклепочного соединения, типы заклепочных соединений, виды заклепочных швов по назначению и их расчеты на прочность от внешних нагрузок.

Заклепочные соединения относятся к неразъемным и приме­няются в авиации, мостостроении, краностроении, в конструк­циях из разнородных материалов (металлических и неметаллических). Соединения находят применение при соединении листовых и фасон­ных профилей (рис.2.1).

Рис. 2.1 Заклепочные листовое и

фасонное соединения

Соединение образуется при пластическом деформировании (клепке) заклепки, которая свободно устанавли­вается в соосные отверстия соединяемых деталей. Пластическому деформированию подвергается только стержень заклепки, вследствие чего он полностью заполняет имеющиеся зазоры между стенками отверстия и заклепкой. Поэтому расчет заклепок на прочность проводят по диаметру, получаемому после расклепывания (диаметру отверстия). На соединяемые детали после клепки действует стягивающее усилие,

зависящее от величины пластической деформации заклепки.

Взаимному перемещению соеди­няемых деталей препятствуют как заклепки, так и силы трения в стыке. В машиностроении применяются горячая и холодная клепки. Горячую клепку применяют при диаметре заклепок более 8...10 мм. Заклепку нагревают до пластического состояния (для сталей t = 900 - 1000°С), вставляют в отверстие и формируют замы­кающую головку. При остывании происходит тепловая усадка зак­лепки и как следствие взаимное прижатие соединяемых деталей. Неподвижность соединения при этом целиком определяется силами трения на поверхности стыка деталей. В некоторых случаях, когда это возможно по условиям сборки, нагревают только сво­бодный конец заклепки и производят клепку. Стягивающая сила после остывания заклепки в этом случае уменьшается по сравнению с предыдущим случаем.

Холодная клепка находит в машиностроении большое применение, так как при этом исключается нежелательное тепловое воздействие на конструкцию. С помощью заклепок соединяются, например, венцы зубчатых колес с дисками, накладки во фрикционных муфтах и тормозах, сепараторы шариковых подшипников и др. Не рекомен­дуется применение холодноклепаных соединений в конструкциях, работающих при высоких температурах, вследствие возможного уменьшения силы стяжки деталей за счет расширения при нагреве, В машиностроении используются прочные, плотные и прочноплотные заклепочные швы. Прочные швы используют в силовых метал­локонструкциях машин и строительных сооружениях, плотные – в резервуарах без внутреннего давления и прочноплотные - в котлах и сосудах с высоким внутренним давлением. В связи с разработкой прогрессивных технологий сварки прочноплотные швы в настоящее время практически полностью заменяются сварными. Герметичность стыка может быть обеспечена также за счет сма­зывания поверхностей стыка перед склеиванием уплотняющими составами типа сурика, синтетических смол и т.д., которые наносят узкой полоской на соединяемые поверхности.

Заклепки для холодной клепки изготовляют из пластич­ных сталей Ст 10, Ст 20, или хромистых -15 X, 20 X, обладающих высокими прочностными характеристиками. Для горячеклепаных соединений обычно используют углеродистые стали типа Ст 30, 35, 45.

Для силовых соединений из алюминиевых сплавов используют заклепки из дюралюминия Д1, Д16. В некоторых соединениях находят применение заклепки из меди, латуни, бронзы, никеле­вых и титановых сплавов. К достоинствам заклепочных соединений относят их стабильность, простоту контроля качества, работоспо­собность при вибрационных и ударных нагрузках. Из недостатков наиболее существенными являются высокая трудоемкость изготовления и стоимость, уменьшение площади поперечного сечения соеди­няемых деталей из-за наличия сверлений под заклепки. Основные типы заклепок стандартизованы. Наибольшее распространение в общем машиностроении находят заклепки с полукруглой, с потай­ной и с полупотайной головкой (рис. 2.2)

Рис.2.2.Формы головок заклепок

Пример обозначения на чертеже заклепки с диаметром стержня d= 8 мм, длиной 25 мм (материал заклепки допус­кается не указывать): заклепка 8x25 ГОСТ 10299-80.

В зависимости от расположения заклепок различают однорядные, двухрядные и многорядные заклепочные соединения (рис. 2.3). На сбороч­ном чертеже заклепки изображают в одном - двух местах сечения, а в других местах дают только осевые или центровые линии.

Заклепочное соединение следует нагружать только сдви­гающими усилиями и по возможности исключать действие изги­бающих моментов, т.к. возникающие при этом напряжения рас­тяжения складываются с оставшимися напряжениями в заклепке после склепывания деталей, что может привести к разрыву стержня или отрыву головки. Исключить возникновение изгибающего момента можно установкой двух накладок (рис. 2.4). Это приведет к двухсрезному соединению, которое является более прочным.

Рис. 2.3 Типы заклепочных швов

Рис. 2.4 Соединение с двумя накладками