Глава 2. Соединение деталей машин

Каждая машина, агрегат или механическое устройство состоит, в основном, из деталей и узлов общего назначения, которые могут быть соединены между собой различным образом. В зависимости от технологических и эксплуатационных требований, соединения делят­ся на разъемные и неразъемные.

Разъемные соединения позволяют разделить детали без их по­вреждения и могут быть подвижными и неподвижными. К подвиж­ным относят шпоночные и шлицевые соединения, к неподвижным  резьбовые, штифтовые, шлицевые. шпоночные и др. Все эти соедине­ния могут многократно собираться и разбираться без нарушения их функциональных свойств.

Неразъемные соединения не позволяют разобрать детали без их разрушения. К ним относят сварные, заклепочные и чисто условно­-прессовые соединения.

2.1. Заклёпочные соединения

Заклепочные соединения применяют для соединения листов, по­лос, прокатных профилей и т.п. В последнее время заклепочные соеди­нения в значительной степени вытеснены сварными из-за ряда недос­татков - большого расхода металла, большой трудоемкости их изготов­ления и высокой стоимости.

Заклепочные соединения применяют в особо ответственных конструкциях, воспринимающих интенсивные вибрационные или большие повторно-ударные нагрузки (самолеты, уникальные мосты и т. п.). Заклепочные соединения применяют также в конструкциях, не допускающих сварку из-за опасности коробления деталей или отпуска, термообработанных деталей, возникающих при нагреве, а также в конструкциях, детали которых изготавливают из несвариваемых материа­лов.

Расчет заклепки на прочность производят по диаметру стержня поставленной заклепки (рис. 2.1).

Заклепки проверяют на срез и на смятие:

, (2.2)

где и [ ] - соответственно, расчетное и допускаемое напряжения на срез для заклепок; и [ ]- соответственно, расчетное и допускаемое напряжения на смятие между заклепками и соединяющими листами; F - сила, действующая на одну заклепку; К - число плоскостей среза заклепок; d_o - диаметр поставленной заклепки; δ_min - наименьшая толщина соединяемых элементов.

Пример 2.1. В среднем из стержней, сходящихся в узле фермы, изображенном на рисунке, возникает продольное сжимающее усилие N = 220 кН. Определить число заклепок, если стержень состоит из двух равнобоких уголков 80х80х8; А = 12,3 cм². Материал стержня и заклепок -сталь Ст2. Нагрузка статическая. Отверстия просверленные. Основное допускаемое напряжение на смятие = 140 МПа.

Решение

1. Принимаем диаметр заклепок d = 2δ = 2∙8 = 16 мм, диаметр отверстий под заклепкой = 16,5 мм.

2. Проверяем стержень на прочность по сечению нетто (учитывая ослабление сечения заклепочными отверстиями):

= = 2∙12,3 – 2∙1,65*0,8 22 см²;

3. Определим требуемое число заклепок из условия прочности на срез при [τ_c]= 140 МПа и числе срезов одной заклёпки к = 2:

4. Проверяем соединение на смятие, принимая толщину косынки, равной удвоенной толщине полки уголка, = 16 мм; = 280 МПа: