Тема 2. Заклепочные соединения Основные вопросы темы
Конструкция, технология, классификация заклепочных соединений.
Область применения заклепочных соединений.
Расчет на прочность элементов заклепочного шва.
Материалы заклепок, допускаемые напряжения.
Основные положения темы:
Заклепка представляет собой стержень круглого поперечного сечения с головками по обоим концам, одна из которых называется закладной и изготавливается одновременно со стержнем, а другая, называемая замыкающей, выполняется в процессе клепки.
Заклепочные соединения относятся к неразъемным. В большинстве случаев применяется для соединения листов и фасонных профилей. Образуется расклепыванием стержня заклепки, вставленной в отверстие деталей. При этом вследствие пластических деформаций образуется замыкающая головка, а стержень заклепки заполняет кольцевой зазор в отверстии.
Силы, вызванные деформацией деталей и стержня заклепки, стягивают детали. Относительному сдвигу деталей оказывают сопротивление стержни заклепок и частично силы трения в стыке.
Отверстия в деталях продавливаются или сверлятся. Сверление менее производительный способ, но обеспечивает большую прочность соединения. Т.к. при продавливании листы деформируются, а на выходной стороне отверстия образуется острая кромка, которая может вызвать подрез стержня заклепки.
Клепка производится вручную или машинным способом. Машинная клепка обеспечивает большую однородность посадки заклепок и увеличивает силы сжатия деталей.
Стальные заклепки малого диаметра (до 12мм) и заклепки из цветных металлов ставятся холодным способом, без нагрева, а большего диаметра – горячим способом.
Геометрические размеры заклепок стандартизованы. Из них широкое применение имеют: заклепки с полукруглой головкой (ГОСТ 14797, ГОСТ 10299), заклепки с потайной головкой (ГОСТ 14798, ГОСТ 10300), заклепки с полупотайной головкой ( ГОСТ 10301).
По назначению заклепочные соединения различают:
А) прочные (для металлоконструкций);
Б) прочноплотные (в котлах, резервуарах с высоким давлением);
В) плотные (в резервуарах с не высоким внутренним давлением).
По конструктивному признаку различают:
однорядные и многорядные, односрезные и многосрезные заклепочные соединения.
Заклепочные соединения применяют для деталей, материал которых плохо сваривается, а также в некоторых конструкциях, подверженных действию значительных переменных и ударных нагрузок.
Условия нагружения заклепок подобны болтам, поставленным без зазора. Поэтому заклепки рассчитывают на срез, условие прочности:
.
(3.1)
При проектном расчете диаметр одиночной заклепки определяют из выражения:
.
(3.2)
Кроме того в заклепочных соединениях необходимо производить проверку прочности соединяемых деталей на смятие:
,
(3.3)
и растяжение:
.
(3.4)
Учитывая, что для
конструкционных сталей
,
решая совместно уравнения (3.1) и (3.3)
получаем:
,
т.е. диаметр заклепки принимается равным
суммарной толщине соединяемых деталей.
Аналогично,
учитывая, что для конструкционных сталей
,
решая совместно уравнения (3.1) и (3.4)
получаем:
.
На основании полученных зависимостей
разрабатывается конструкция заклепочных
соединений.
Необходимое число заклепок в шве при симметрично действующей нагрузке определяют расчетом заклепок на срез:
.
Заклепки изготавливаются из стали, меди, латуни, алюминия и др. металлов. Материал заклепки должен обладать прежде всего пластичностью и не принимать закалки. При выборе материала для заклепок необходимо стремиться к тому, чтобы коэффициенты линейного расширения заклепок и соединяемых деталей были равными или близкими друг к другу. Особую опасность представляет сочетание металлов, которые способны образовывать гальваническую пару.
Вопросы для самостоятельной проработки и повторения материала:
Конструкция заклепочных соединений, виды заклепок и заклепочных швов.
Технология производства заклепочных соединений.
Классификация заклепочных соединений.
Области применения, преимущества и недостатки заклепочных соединений.
Расчет на прочность элементов заклепочного шва.
Материалы, применяемые для заклепок, допускаемые напряжения.
Литература:
Иванов М.Н. Детали машин. 2-е изд., М.: Высш. Шк., 1986. с 70 -75.
Гузенков П.Г. Детали машин: Учеб.для вузов.- 4-е изд., испр., М.: Высш. Шк., 1986. – с. 8 – 35.