13.6.5. Расчет заклепочного шва
При расчете заклепочного шва необходимо определить нагрузку на наиболее нагруженную заклепку и выполнить проверку ее прочности. В общем случае нагружения шва сдвигающими силами и моментами используем принцип независимости действия сил и моментов.
Рассмотрим расчет однорядного шва, нагруженного, как показано на рис. 13.39.
Рис. 13.39. Схема нагрузок однорядного заклепочного шва
На рисунке точка О — центр тяжести группы заклепок. Так как между стержнем заклепки и отверстием отсутствуют зазоры, то при нагружении сдвигающим моментом происходит поворот деталей в пределах упругих деформаций деталей. Величины упругих
230
деформаций будут пропорциональны расстояниям заклепок от центра тяжести:
.
По условию пропорциональности деформаций и нагрузок получим:
.
Отсюда
.
Условие равновесия деталей имеет вид:
.
Подставляя выражение
для
,
после преобразований найдем:
.
Здесь
— момент, действующий на соединение;
— число заклепок в соединении;
и
— расстояние от центра тяжести и
сдвигающая нагрузка
–й
заклепки;
и
— расстояние от центра тяжести и нагрузка
заклепки, максимально удаленной от
центра тяжести группы заклепок.
Нагрузки на максимально нагруженную заклепку определятся по формулам:
.
Полное значение сдвигающей нагрузки будет равно:
.
231
Проверка прочности максимально нагруженной заклепки выполняется по условию:
.
В случае невыполнения условия прочности необходимо изменить число заклепок и число рядов их расположения.
13.6.6. Допускаемые напряжения при расчете заклепочных соединений
Допускаемые напряжения среза определяются в зависимости от свойств материала заклепки по формуле:
.
При этом запас
прочности
,
как правило, принимается небольшим. Это
объясняется тем, что в заклепочном шве
разрушение одной заклепки не приводит
к быстрому разрушению всего соединения,
и оно обнаруживается легко при визуальном
осмотре конструкции.
Если соединение нагружено переменными нагрузками, расчет выполняется по номинальным нагрузкам, а допускаемое напряжение определяется по формуле:
.
Здесь
— поправочный
коэффициент, учитывающий влияние
переменной нагрузки. Его величина
определяется по эмпирической зависимости:
,
где
и
— эмпирические коэффициенты, а
— коэффициент асимметрии цикла изменения
нагрузки, определяемый
232
отношением
.
При этом большим
значениям
соответствуют большие значения
коэффициента
.
Кроме того, установлено ограничение
.
233