Расчет заклепочных швов на прочность

Расчет на прочность стержня заклепки производят по напряжениям среза в плоскости стыка соединяемых деталей и напряжениями смятия в зоне контакта со стенками отверстий. Во избежание разрушения соединяемых листов, ослабленных отверстиями, проводится их расчет на прочность от действия внешних нагрузок. С целью упрощения расчеты проводятся при допущении, что нагрузка распределяется равномерно между все­ми заклепками, а силы трения в стыке деталей не учитываются.

Напряжение среза в стержне заклепки при действии внеш­ней силы F, лежащей в плоскости стыка деталей, определяют по формуле:

,

где - допускаемое напряжение среза;

- площадь поперечного сечения заклепки; - усилие на одну заклепку; z - число заклепок; k - число плоскостей среза одной заклепки. Заклепки в соединении с двумя накладками (рис.1.4) сре­заются одновременно по двум плоскостям (k=2), что вдвое уменьшает действующее напряжение.

Для определения числа заклепок при действии заданного сдвигающего усилия F можно воспользоваться соотношением

Полученное значение z округляют в большую сторону до целого числа. Расчет заклепок и соединяемых деталей на смятие про­водят по одному и тому же соотношению. Расчет выполняется для деталей из менее прочного материала. Расчетное соотношение имеет вид ,

где h- наименьшая толщина соединяемых деталей;

- допускаемое напряжение смятия.

Расчет на прочность соединяемых деталей проводится по сече­нию, ослабленному отверстиями. ,

где - площадь детали в опасном сечении;

b - ширина детали;

- допускаемое напряжение на растяжение.

При расчете заклепочного шва определяют число заклепок z их диаметр - d, шаг заклепочного шва - t, расстояние между рядами заклепок - и расстояние заклепки от края де­тали - (рис. 2.5). Диаметр заклепки зависит от толщи­ны соединяемых деталей и типа заклепочного шва.

Для однорядного нахлесточного соединения рекомендуются следующие оптимальные соотношения, дающие несколько завышенные зна­чения диаметра заклепок d:

d = 2h, t = 3d, e = 1,5 d

Для практических расчетов используют соотношения

d = h + (4 …8), 3d t 6d, 1,5 d e 2d

Рис. 2.5. Заклепочные соединения с параллельным и шахматным расположением заклепок

Расстояние между рядами заклепок принимают , а при шахматном их расположении - (рис.2.5).

Допускаемое напряжение среза для заклепок из сталей Ст. 10, 20 равны МПа, напряжение смятия равны МПа.

Для повышения качества заклепочного соединения следует при­держиваться следующих правил. Для более равномерного распре­деления нагрузок на заклепки отверстия в соединяемых деталях следует обрабатывать совместно, а заклепку предпочтительно устанавливать с натягом. Вокруг заклепок необходимо остав­лять место для работы с клепальным инструментом. Отверстия под заклепки предпочтительнее сверлить и избегать их изго­товление пробивкой с использованием специального инструмента, т.к. при этом на кромках образуются мик­ротрещины и надрывы, являющиеся концентраторами напряжений и приводящие к разрушению. Острые кромки отверстий следует закруглять галтелями для уменьшения пика напряжений. Соединяемые поверхности необ­ходимо подвергать обработке (например дробеструйной) для увеличения шероховатости.

Контрольные вопросы

1. Какие соединения деталей называют заклепочными? Какие способы клепки применяются на практике?

2. Какие типы заклепочных соединений и виды заклепочных швов по назначению используются в конструкциях?

3. Какие основные критерии существуют для выбора прочных и плотных заклепочных швов?

4. Какие напряжения возникают в заклепках заклепочного шва?

5. Какую деформацию испытывают заклепки и соединяемые детали после процесса клепки?

6. Как определить требуемое число заклепок, если известен их диаметр и действующие внешние нагрузки?