36. Особенности работы заклепочных соединений

Особенности работы заклепочных соединений

При остывании тела заклепки между стержнем заклепки и стенками отверстия возникает зазор δ≈0.05-0.10 мм.

За счет уменьшения длины заклепки при остывании пакет соединяемых листов обжимается усилием P₃, приводящим к возникновению давления одного листа на другой величиной “P”. Величина Р₃ в качественно поставленной заклепке достаточно большая, и для заклепок d=23 мм достигает 7т.

Рисунок 1

Вследствие наличия сил Р₃ силы N в соединении могут передаваться двумя способами:

- за счет сил терния между контактирующими поверхностями (как в соединении на впб);

- непосредственно через металл стержня заклепок.

В зависимости от характера передачи усилия работа соединения может рассматриваться в трех стадиях:

1. усилие N передается только силами трения;

2. усилие N передается силами трения и через тело заклепки;

3. усилие N передается только через тело заклепки.

37. Расстройство заклепочных соединений. Понятие о коррозии трения. Особенности проявления коррозии трения в эксплуатируемых пс со сквозными главными фермами

Расстройство заклепочных соединений. Коррозия трения

Расстройство заклепочных соединений определяется их износом.

Рассмотрим механизм износа.

Рисунок 5

где ∆ - взаимное смещение элементов,

_∆t- выработка, т.е. уменьшение толщины соединяемых элементов.

Под воздействием прикладываемой нагрузки возникают взаимные перемещения соединяемых элементов. При этом по поверхности контакта происходит износ металла, что приводит к уменьшению толщины склепываемых листов. В реальных железнодорожных мостах сдвиг “∆” может достигать десятых долей миллиметра.

Износ приводит к уменьшению сил P₃, а значит и сил трения. При этом происходит изменение стадий работы соединения, что в свою очередь приводит к росту концентрации напряжений.

При значительном износе силы P₃ исчезают, т.е. P₃=0, при этом имеет место ослабление заклепок.

Очевидно ,что в наибольшей степени износ проявляется во II и особенно в III стадии, когда силы трения преодолены сдвиг максимальный.

Механизм износа очень сложен и изучен недостаточно. Износ, т.е. разрушение поверхностей контакта при трении зависит от свойств материала, нагрузки, скорости скольжения, Т° С и других факторов. При этом разрушение может происходить за счет:

- механического разрушения зацепляющихся неровностей;

- усталостные разрушения из-за повторяющихся механического взаимодействия неровностей;

- механические разрушения, связанные с высокой температурой при трении;

- механические разрушения, обусловленные молекулярным схватыванием;

- отслаивание образующихся пленок окислов и др.

Для заклепочных (и болтовых) соединений совокупность явлений, приводящих к их износу, называется коррозией трения.

Под коррозией трения понимается повреждение, возникающее в случае контакта номинально неподвижных, но фактически имеющих периодические небольшие относительные смещения поверхностей. Минимальная величина смещений, при коррозиях возникает коррозия трения, сравнима с межатомными расстояниями в кристаллической решетке.

Коррозия трения характеризуется появлением в зоне контакта продуктов коррозии в виде окислов. Появление этих продуктов у кромок поверхностей контакта - один из характернейших признаков износа заклепочных соединений.

Интенсивность износа (коррозии трения) зависят от скоростей скольжения контактирующихся поверхностей, удельного давления, твердости продуктов износа. Именно свойства образующихся продуктов износа (окислов) и степень их удаления из стыка.

При твердых окислах (у алюминиевых сплавов) продукты представляют собой слой абразив, способствующий износу.

Иначе для стали. Продукты износа (окислы) мягкие, и они, накапливаясь между трущимися поверхностями, разделяют, выполняя роль своеобразной “смазки”, поглощая энергию перемещающихся (трущихся) элементов. Толщина такого слоя составляет ≈1.0 μм (микрон).

Отсюда следствие: если в стыке условия для удаления продуктов износа неблагоприятные, то в I случае (при твердых продуктах) скорость износа увеличивается, а во II – уменьшается. Почему и где создаются условия благоприятные и неблагоприятные для удаления продуктов износа?

При загружении конструкции временной нагрузкой усилия в элементах изменяются по некоторому закону, причем на основные усилия накладывается вибрация элементов.