Заклёпочные соединения

Заклепочные соединения выполняются в виде прочных швов, пред­назначенных для передачи усилий с одного элемента на другой, и плот­но-прочных швов, которые наряду с передачей усилия обеспечивают гер­метичность шва.

Применяющиеся в самолетостроении заклепки стандартизованы и имеют определенный шифр, указывающий марку материала, форму за­кладной головки, диаметр и длину стержня.

В заклепочных соединениях обшивки с каркасом обычно применя­ются заклепки с потайными головками, а в заклепочных соединениях внутренних — заклепки с выступающими головками. Применение сое­динений с потайными головками уменьшает лобовое сопротивление са­молета, снижает прочность соединения и увеличивает трудоемкость клепально-сборочных работ.

З аклепки для односторонней клепки применяются в тех местах, где доступ к замыкающей головке заклепки отсутствует. В таких соедине­ниях применяются взрывные заклепки, заклепки с сердечником и пистоны. Потайные заклепки подбираются таким образом, чтобы высота закладной головки (см. рис.7) была равна или немного меньше тол­щины обшивки. Из условий прочности при толщине обшивки можно применять заклёпки с углом конуса головки и . При толщине обшивки < следует применять заклёпки с углом конуса головок .

1 – замыкающая головка; 2 – закладная головка;

3 – стержень; 4 – пакет.

Рис.7 Рис. 8

В заклепочных швах замыкающие головки нужно располагать со стороны материала большей толщины и со стороны более прочного материала в соединениях элементов из различных материалов.

В зависимости от сочетания соединяемых элементов, характера передачи усилий с одного элемента на другой и требований, предъяв­ляемых к заклепочному шву, применяют различные виды соединений.

Соединение внахлестку (см. рис.8а) применяется преимущест­венно для элементов конструкции, не находящихся в воздушном потоке.

Однако соединение обшивки внахлестку со швами, расположенными вдоль потока, обладает конструктивно-технологическими достоинствами и может применяться, несмотря на некоторое увеличение лобового со­противления. Соединение встык с одной накладкой (см. рис.8б) применяется в местах стыка продольных и поперечных элементов каркаса и обшив­ки. Это наилучшим образом обеспечивает гладкость поверхности, но число заклепок по сравнению с соединением внахлестку увеличивается.

Соединение встык с двумя накладками (см.рис.8в) применяется для элементов конструкций, передающих большие усилия, как напри­мер, соединения лонжеронов, силовых балок, рам и т. д.

Сварные соединения

Сварка как метод неразъемного соединения выгодна в отношении уменьшения массы. Сварка широко применяется в конструкции шасси, топливных баков, раз­ного рода баллонов и цилиндров системы оборудования.

С появлением стальных и титановых конструкций каркаса толщины обшивок значительно уменьшились. Для того чтобы такая обшивка не теряла устойчивости между точками ее соединения с каркасом, необходимо значительно увеличить число заклепок. Поэтому в титановых и сталь­ных конструкциях неизбежен переход с точечных (заклепочных) соединений на сплошные, выполняемые различными видами сварки.

Недостатком сварки являются остаточные напряжения в свар­ном шве. При сварке сложных узлов эти напряжения приводят к поводке конструкции. Рассчитать заранее величину поводок невозможно. Напряжения снимаются последующей термообра­боткой, но форма остается искаженной, и конструкцию надо пра­вить. При проектировании сварных конструкций надо соблюдать следующие требования:

1. сварные швы должны быть симметричными;

2. не следует применять одновременно различные виды сварки на одном и том же узле;

3. во избежание появления трещин нельзя допускать концен­трацию нескольких сварных швов;

4. необходимо предусматривать технологические зазоры на расширение материала при нагреве (рис.9а);

5. из условия равнопрочности необходимо увеличивать сече­ние в зоне шва (рис.9б).

Расчет на прочность в зоне сварного шва можно проводить как для обычного материала, но с учетом ослабления;

6. не следует выполнять отверстия вблизи шва, так как это ведёт к дополнительной концентрации напряжений и к появлению трещин;

7. из-за поводок конструкции окончательную механическую обработку мест сопряжения сварного шва с другими элементами конструкции надо проводить после сварки;

8)при сварке узлов из труб, а также ферменных трубчатых конструкций для усиления соединения рекомендуется привари­вать косынки. (С помощью косынок увеличивают длину сварного шва, работающего на срез.);

9)при сварке труб, сечения которых нельзя увеличить в зоне сварного шва, рекомендуется делать косой шов для уменьшения ослабления сечения и увеличения длины шва, работающего на срез (рис.10 );

Рис.9 Рис.10

При расчете на прочность ослабление зоны сварного шва учитывается коэффициентом

где .

Расчет прочности сварных соединений ведется в предположении, что напряжения по сечению шва распределены равномерно. Соединение встык (рис.11) является наиболее надежным и характеризуется наименьшими значениями концентрации напря­жений. Наиболее напряженным является участок перехода от поверхности шва к поверхности основного металла.

Рис.11 Рис.12

Условие прочности сварного шва, выполненного встык, имеет вид ,

где — длина сварного шва; — толщина свариваемых материа­лов; — растягивающая сила.

Сварной шов, выполненный под углом 45° имеет одинаковую прочность с основным материалом.

При соединении внахлёстку швы при растяжении (сжатии) рассчитывают из условия среза шва по гипотенузе, длину которой принимают равной 0,7 , где — длина катета сварного шва (рис.12).

При расчете величину катета сварного шва можно принимать . При сварке деталей разной толщины за

принимается наименьшая толщина. При разной тол­щине деталей делают плавный переход от одной поверхности

к другой с уклоном не более 1 : 4.