13.6.2. Элементы геометрии заклепочного соединения

В машиностроении применяются разнообразные конструкции заклепок и заклепочных соединений. Основными видами соединений являются соединения «внахлест» (рис. 13.36, а) и «с накладками» (рис. 13.36, б). Заклепочные швы выполняются однорядными (рис. 13.36, в) и многорядными. Последние могут быть с параллельным расположением заклепок (рис. 13.36, г) и с шахматным (рис. 13.36, д).

Рис. 13.36. Виды заклепочных соединений

Основные размеры заклепочного соединения приведены на рис. 13.37. Номинальным размером соединения является диаметр стержня заклепки. Его величина определяется в зависимости от толщины соединяемых деталей. Шаг расположения заклепок и расстояние заклепки от края листа определяются условиями равнопрочности заклепки на срез и листа на растяжение по сечению с отверстиями и кромки листа на выкалывание. Принимают и при параллельном расположении заклепок или — при шахматном расположении.

226

Рис. 13.37. Основные размеры заклепочного соединения

13.6.3. Виды повреждений и критерии работоспособности заклепочных соединений

Заклепочные соединения предназначены для восприятия сдвигающих нагрузок. В этой связи основными видами повреждения соединений являются срез заклепок, разрыв соединяемых деталей по сечению с отверстиями под заклепки и выкалывание кромки листа в месте установки заклепок. В некоторых случаях при действии знакопеременных нагрузок и возникновении деформаций коробления соединяемых деталей возможны разрушение стержня или отрыв головки заклепки.

Таким образом, критериями работоспособности заклепочных соединений являются прочность заклепки на срез и смятие, а также прочность листа на растяжение по отверстиям под заклепки и на скалывание кромки листа.

В некоторых случаях критерием работоспособности соединения является герметичность стыка соединяемых деталей. Это требование обеспечивается технологическими приемами, а также применением герметизирующих материалов.

227

Как сказано ранее, шаг расположения заклепок и расстояние отверстий от кромки листа определяются условиями равнопрочности листа на растяжение и скалывание кромки и стержня заклепки на срез. В этой связи основным критерием прочности соединения является прочность стержня заклепки на срез и смятие.

13.6.4. Проверка прочности элементов заклепочного соединения

Основные размеры соединения и действующие нагрузки показаны на рис. 13.38. Влиянием изгибающего момента от пары сил пренебрегаем.

Рис. 13.38. Нагрузки и напряжения в заклепочном соединении

Условием прочности на срез стержня заклепки будет:

.

Кроме того, на боковой поверхности заклепки возникают напряжения смятия, распределение которых по окружности контакта

228

заклепки с отверстием листа имеет вид, показанный на рис. 13.38. Предполагаем, что напряжения распределяются по закону:

.

Здесь — максимальное значение напряжений; — текущее значение напряжений; — угловая координата.

Нормальное усилие на элементарной поверхности с координатой будет равно:

.

Условие равновесия стержня заклепки будет иметь вид:

.

Подставляя выражения для и , после преобразований получим:

.

Тогда условие прочности на смятие материала в отверстии запишется в виде:

.

Условие равнопрочности заклепки на срез и на смятие будет иметь вид:

.

Отсюда после сокращений получим:

.

Принимая приближенно , получим .

229

На практике принимают . В авиационных конструкциях принимают , где — толщина набора соединяемых деталей (как правило, ).

При принятых соотношениях размеров проверку прочности соединения ограничивают проверкой прочности на срез стержня заклепки. При этом чаще всего проверка прочности выполняется по условию , где допускаемое усилие находится по приведенной выше формуле или устанавливается опытным путем.